В 1868 г. военный топограф Федор Петрович Петров провел на высоте 3 тыс. м рекогносцировку Центрального Тянь-Шаня в районе озера Сонг-Кёль. Летом 1869 г. военный отряд под начальством Александра Васильевича Каульбарса, которому Петров был подчинен, выступил на разведку путей через Южный Тянь-Шань в Восточный Туркестан и Ферганскую долину. От восточной оконечности Иссык-Куля отряд, перевалив Терскей-Ала-Тоо, прошел к верховьям Нарына и Сары-Джаза. Петров нанес на карту короткий, но мощный хребет, Ак-Шыйрак (до 5125 м), и обнаружил там ряд огромных ледников; наиболее крупный (около 17 км) назван его именем. Он выяснил также, что из ледника Петрова берет начало р. Нарын. К востоку он закартировал, правда не совсем точно, хребты Керлюу-Тоо и Сары-Джаз. Из горной долины у 79° в.д. Петров увидел на юге неизвестный огромный вечноснеговой хребет с крутым северным склоном — Какшаал-Тоо. Исследователи прошли вдоль него на юго-запад за 77° в.д. к верховьям р. Какшаал (как и Сары-Джаз системы Тарима), проследив на всем протяжении хребет Борколдой (длина около 100 км), далее, на юго-западе, — несколько коротких кряжей. За ними виднелась большая, выгнутая к югу горная дуга, с двуглавым белым конусом (до 4960 м), достигающая на западе озера Чатыр-Кёль (юго-западный участок Какшаал-Тоо). А на юг от р. Какшаал Петров усмотрел еще один снеговой хребет — Майдантаг (до 4556 м). Как правильно объяснили проводники, он тянется по всему правому берегу р. Какшаал почти до устья. Подъем отряда Каульбарса к озеру Чатыр-Кёль на высоте 3530 м сопровождался почти ежедневными снежными буранами. Повернув на северо-восток, Петров добрался до р. Нарына у 76° в.д. и исследовал Нарынскую котловину до Ферганского хребта. К югу от котловины он нанес на карту хребет Ат-Башы (135 км), к северу — хребты Молдо-Тоо (около 150 км) и за 42-й параллелью — Джумгал-Тоо (свыше 100 км). Он проследил Ферганский хребет вдоль крутого восточного склона на половину длины, трижды поднимался на перевалы и довольно точно заснял его, правильно продолжив к юго-востоку до озера Чатыр-Кёль (длина хребта 225 км). От Нарына отряд Каульбарса через ряд перевалов направился в долину р. Таласа, причем Петров определил положение и длину хребта Суусамыр-Тоо (около 125 км). Рекогносцировка была закончена в городе Аулие-Ата (Джамбул). По ее материалам Петров составил карту Нарынского края.