Важные государственные задачи, связанные со строительством Оренбурга и военных укреплений в Башкирии, башкирское восстание, беспокойная, сопряженная с большими опасностями походная жизнь оставляли мало досуга Кирилову, да и тот по большей части уходил на огромную переписку, которую он вынужден был вести как по делам экспедиции, так и по вопросам башкирского восстания. В 1736 г. в одном из писем к Бирону Кирилов писал, что в своем странствовании по Башкирии он десяти дней на одном месте не живет и жаловался, что его затрудняют пустыми указами. «Навещают отовсюду указами и такими, что жаль листа бумаги на ответ терять, — писал он, — только у меня время удерживают, хотя б дали мало основаться и к порядку привести, тогда мог бы на пустые требования и ответы на гуляньи писать» [47, стр. 396].
Однако несмотря на свою исключительную занятость и на тяжелые условия походной жизни, Кирилов все же находил возможность уделять время и другим не менее важным задачам экономического и научного характера, поставленным перед экспедицией. Особенно большое значение в условиях совершенной неизученности края имели предпринятые Кириловым работы по картографированию всей территории Башкирии.
Под руководством Кирилова и по его заданиям в Оренбургской экспедиции работали наиболее знающие и опытные геодезисты: Петр Чичагов, Аким Клешнин, Михаил Пестриков, Иван Шехонский, Степан Орликов, Александр Норов, Иван Шишков, Семен Беликов, Иван Крапивин и др. Кроме того, в качестве уполномоченных по делам экспедиции, по закупке и снабжению ее необходимыми материалами были оставлены геодезисты: Андрей Зиновьев — в Петербурге и Алексей Писарев — в Москве. С помощью геодезистов Кирилов организовал в Башкирии и за ее пределами топографические съемки, в результате которых русская картография того времени обогатилась новыми географическими картами.
Тотчас же по приезде в Уфу он занялся проверкой на месте географических карт Уфимского уезда, составленных в 1723 г. геодезистом Исаем Крапивиным. Обнаружив в этих картах погрешности, Кирилов 24 февраля 1735 г. обратился в Сенат с просьбой ускорить отправку к нему английского капитана Джона Эльтона, «ибо, — писал он, — весьма нужно верные астрономические обсервации учинить, так как там, где прежде в здешних местах описи и обсервации чрез геодезистов были, тут найдены не токмо в длине, но и в северной широте многие погрешности, о чем сочиняется ландкарта».
Однако Сенат медлил с отправкой Эльтона. В письме к президенту Академии наук Корфу 20 апреля 1735 г. Кирилов жалуется на то, что с ним в экспедиции ни «астронома, ни математика доброго нет», и настойчиво просит прислать к нему Эльтона. «Правда, — пишет он, — может быть сожаление есть о жалованье и о излишнем расходе на такого человека. Да что ж то стоит, — добавляет он, — когда чрез него верное известие Россия получит таким местам, коим не могли никто в Европе славные ученые люди подлинного описания достать?» [27, т. 2, стр. 706]. С помощью Эльтона Кирилов намеревался, произвести описание р. Яика и Аральского моря, что было необходимо ему «для многих резонов» и прежде всего, конечно, для осуществления широких коммерческих и военных планов, изложенных им в проектах 1733-1734 гг.
Хлопоты Кирилова в конце концов увенчались успехом. В начале 1736 г. капитан Эльтон был уже в Уфе, где наблюдал лунное затмение. Результаты наблюдений были сообщены Кириловым 20 апреля в Академию наук. В 1737 г. Эльтон составил карту течения р. Волги от Сызрани до Царицына [17, прилож. II, №97] и произвел описание р. Яика от Верхнеяицкой пристани до казачьего городка Яика. На основании этого описания в 1738 г. геодезии прапорщиком А. Норовым была составлена карта р. Яика [17, прилож. II, № 734].
В апреле 1735 г. И. К. Кирилов направил в Академию наук докладную записку «О приведении в совершенное исправление Российской генеральной и партикулярных ландкарт» [6, стр. 707—709].
Считая, что организация астрономических наблюдений для определения долгот потребует больших денежных расходов, а главное — времени и, следовательно, отодвинет на неопределенный срок завершение работ по составлению Генеральной карты России, Кирилов предложил в своей записке положить в основу Генеральной карты точно измеренные крупные судоходные реки, большие проезжие дороги и почтовые тракты, а также границы губерний, провинций и уездов. Географическое содержание карт: населенные пункты, леса, поля, степи, горы, озера, болота и прочее Кирилов считал возможным заимствовать из готовых уже карт отдельных уездов и провинций, «а чего где не описано, то дополнить». Что же касается долгот и широт населенных пунктов, то он полагал, что они «сыщутся по мере дорог и рек, а паче по обсервациям астрономическим».
Делиль нашел, что предложенный Кириловым способ в качестве временной меры мог бы явиться выходом из создавшегося положения, но при условии, что «будут сделаны точные геодезические измерения и что они будут правильно использованы при составлении ландкарт».
Между тем Кирилов еще до получения ответа из Академии наук приказал геодезисту А. Ф. Клешнину, находившемуся на съемках в Вологодской провинции, «водою плыть и мерять» от Вологды до Архангельска, а оттуда сухим путем до Вологды и до Москвы [44, стр. 114]. Клешнин совершил это путешествие и, как это видно из его донесения, с 9 сентября 1738 г. находился в Вятской провинции, где сочинял «план городу Хлынову и от Москвы до Вологды и оттуда до города Архангельского по двум путям ландкарты».