張開始關心地理是因為他對清政府把寶島臺灣省割給日本感到遺憾。之後，他到蘇州、常州的家中圖書館任教，買了壹些地理內容新鮮的書籍，如上海格致書院出版的《格致匯編》和徐家匯天主教會出版的《地理預備》。從這些書中，他獲得了許多關於地理的新知識，因此他厭倦了舊的地理。65438-0899，赴南洋公學教授中國地理。從那以後，他的主要精力放在了地理學的教學和研究上。
(1)張來南洋公學任教後的第二年，即1900年，他整理了自己的地理講義，編寫了兩本地理教材:小學地理教材和中學地理教材。“這兩本書是中國地理教科書的箭頭”。出版後多次加印，銷量達到兩百多萬，出乎出版部門和張本人的意料。中國的地理知識第壹次普及，“因為家裏講地理的人什麽都懂”。
張在南洋公學任教時，聽英國老師說，他過去讀過的《格致匯編》和《地理備考》譯本，有許多錯誤，與原文有出入。於是他希望自己能熟悉外語，以便直接從外文書刊中獲取更多新的地學知識，提高自己的地學水平。他先後向學校的日語老師栗林·小太郎和藤田豐八學習日語，並與朋友合作翻譯了日本人寫的《中國學術史大綱》。後來根據孟德斯鳩法律著作的日文版，和朋友壹起翻譯成《萬法精華》，對辛亥革命派的思想準備和民國元年臨時約法的制定有壹定的啟示。
(2)張翻譯上述兩部著作後，進壹步從日本書刊中搜集了壹些與地理有關的新鮮知識，並結合中國的實際情況，編撰了適合中國國情的新的地理著作。1908年，他編纂了中國第壹部自然地理學著作《地理文獻》。
地緣文學是張的代表作。雖然其篇幅不多，但附有15頁的中西對照表，10多幅彩色地圖，80多幅插圖。內容分為五個部分:星體世界、陸地世界、氣體世界、水世界和生物世界。其實這本書包括了現代人編的《普通自然地理學》的全部內容，只不過土壤內容是附在陸地邊界上的，沒有單列壹條。在這本書出版之前，國外壹些地理學家編纂的自然地理學僅限於無機自然。1894年，美國著名自然地理學家戴維斯(WM？戴維斯寫的《自然地理學》)，其內容僅限於土地、水和空氣。直到1909，張《地理文獻》出版壹年後，西歐著名自然地理學家EmmanveldeMartonne才把生物地理學列入《自然地理學》。張認為，自然地理學是壹門綜合性學科，應該把無機自然和有機自然聯系起來，以增強這門學科的科學性。林超教授曾對此給予高度評價，認為“這可以說是世界地學史上壹個有價值的創舉”
張在編纂地學文獻後深有感觸地說“地學作者也是地理學之精華”，突破了自然地理學在地理學中的重要性。他補充說:“當我們談論地理時，我們必須利用當地的文獻。其旨趣從壹開始就很深，但又不膩於平淡無味，並與其他學科相互聯系，如天文學、地質學、動植物學、氣象學、物理學、化學等，無所不包，以為對人生有益...文學在這裏是最重要的學科。”他的觀點在清末首次得到闡述，為中國舊地理學向新地理學的方向發展指明了壹條重要道路。正因為如此，這本書出版後，供不應求，五年內出了三版。讀者把這本書視為改革地理學的指南。
清末在華傳教士解讀的地緣文學中譯本不多，但引用的事例“多詳於歐美日，少詳於該國”，而張的地緣文學則“搜集國內新聞雜誌、名人遊記及捕捉其耳目者，歸納其精華，以該國為例。中國不知道或調查不清楚的，與當地文字有至關重要關系的，其他國家也有。”立足於這個國家的地理文獻中所舉的事例，清晰地反映了張的愛國思想。
地學文獻的內容非常註重實用性，如防霜、避電、植樹、改良土壤等。做好準備，以為是實地應用的資本。“寫自然地理聯系的實際應用，在歐美是第二次世界大戰以後才註意到的，清末張註意到這壹點是非常難得的。
《地理文獻》出版後，關心地理的讀者李給張寫信說:“淮北無橘，山東物產，處處有橘。寫它們怎麽會錯呢？”山東水果裏有橙子嗎？”他回答，“橙子的產地必須有高溫和充足的水分。所以說橘不超淮，或者說橘超淮就是橘。蓋窯淮以北，已遠至熱帶，溫度和水分都不適合橙子生長。但是，顧先生曾經在閻神山看到過橘子詩。.....考研山在山東博山和萊蕪之間，所以山東可以產橘子。如果山與山之間的地方氣溫、濕度和淮南差不多，橘子也會誕生。“從溫度和水分條件來看，他既承認淮北不適宜生產橙子，又不排除山東省山區河谷地帶生產橙子的可能，從而闡明了壹般與特殊的辯證關系。
(3)張不僅重視地理學的研究，而且重視與地理學密切相關的地質學。他認為，雖然中國有廣闊的地理區域，但它有許多山脈和高原。如果不了解它的地質條件，就很難改變這些地區的面貌，開發資源。很快，他根據馬塔二郎的地質學編寫了四卷最新的地質學教材。其內容詳細討論了地質時代的劃分，山脈的形成和巖石的分類。有些名詞術語和現代人提出的基本壹致。例如，他把巖石分為三類:火成巖、水成巖；巖石分為巖漿巖、沈積巖和變質巖，基本相同。他還詳細分析了單個巖層的形成。
張《最新地質學教科書》出來後，他的老朋友章太炎寫信問他:“不知道說‘文清之主泰山是長白山的脈’是什麽意思。”張答:“由於水平壓力，山形成於同壹時代，其縱橫軸必然平行，傾斜程度必然同向。這也是自然的。東亞的地形是北起白令海峽南段，南至長淮江北段，其軸率是從東北到西南...比如外興安嶺，比如完達山，太行山都是同壹個方向。長白山和泰山就住在這山裏，它們的建立屬於同壹個時代，蓋和東海的陷落是同時的。“他的觀點，雖然他對這兩個地質構造還缺乏具體的認識，還不完善，但是從當年中國的科學水平來看，他能看到中國東部的山脈在構造和時代上* * *相同的特點，應該說是很有價值的。
20世紀初，中國的地質學也處於起步階段。留英歸來的張，曾任張創辦的“中國地質學會”理事，與張交好。後來在張的鼓勵下，於1922成立了中國第壹個“中國地質學會”，在國內得到了廣泛的發展。顯然，張對地質學萌芽的發展也起到了壹定的推動作用。因此，地質學家田光華教授說:“中國地質學會是中國地質學會的前身。”