关于杨守敬在历史地理学上的成就，《清代朴学大师列传·杨守敬传》中称：“水经注疏尤竭毕生之力，罗振玉推其纠正全戴赵三家之失，创获真谛，可与王段之小学，李壬叔之算学，同为千古绝业云。”罗振玉将他与王念孙、段玉裁的小学，李善兰的算学并称之为清代“三绝学”。在史地学方面的著作，杨守敬有《水经注疏》《历代舆地图》《汉书地理志补校》《历代舆地沿革险要图》《隋书地理志考证》《水经注图》等等，而其中以《水经注疏》最具名气。
清咸丰八年杨守敬20岁时，余杭郑谱香来到杨守敬的家乡宜都，这是因为郑谱香避太平天国战争而躲到此处，他租杨家的房子居住。某天，郑谱香在院中晾晒自己带来的藏书，其中有一部《六严舆地图》，杨守敬在翻阅此书时大感兴趣，于是他从郑那里借来此书，影绘了两部而后拿给郑看，郑谱香看完后大为夸赞影抄之精，这由此而让杨守敬对舆地学产生了兴趣。
杨守敬撰《历代舆地沿革险要图》一卷 清光绪间刻朱墨套印本，卷首
自此之后，杨守敬对历史地理之学进行了相应的研究。光绪四年，在杨守敬40岁时，他聘请熊会贞做孩子的家庭老师，同时他请熊协助自己编纂《水经注疏》。但因此书体量庞大，杨守敬担心自己无法在生前看到这部书的刊刻，于是就在光绪三十一年先刊刻了《水经注图》，之后又把《水经注疏》稿中的重要部分摘录出来，编纂为《水经注疏要删》一书。
民国四年杨守敬去世，《水经注疏》仍未刊行，熊会贞补纂的《邻苏老人年谱》载：“晚年专注重《水经注疏》，屡谓会贞曰'此书不刊行，死不瞑目’。”故熊会贞继续补纂此书，直到民国二十五年熊会贞去世，该书仍未刊成。从光绪四年算起到民国二十五年，杨守敬、熊会贞为了此书的编纂耗时长达58年。因此可以说，《水经注疏》是杨守敬学术著作中最为重要者。
杨守敬撰《历代舆地沿革险要图》一卷 清光绪间刻朱墨套印本，内页
杨守敬为什么要下这么大功夫来撰写《水经注疏》？他在光绪三十一年刊行的《水经注疏要删》自序中称：“自全、赵、戴校订《水经注》之后，群情翕然，谓无遗蕴，虽有相袭之争，却无雌黄之议。余寻绎有年，颇觉三家皆有得失，非唯脉水之功未至，即考古之力亦疏，往往以修洁之质而漫施手泐者，亦有明明斑疣而失之眉睫者，乃与门人熊君会贞发愤为《水经注疏》，稿成八十卷。”
由这段自序可知，杨守敬系统研究《水经注》乃是缘于学术史上著名的“赵、戴公案”。关于此案的始作俑者乃是戴震的弟子段玉裁。
戴震去世十几年后，段玉裁从朋友那里借来赵一清所纂《水经注释》一书，段玉裁在阅读此书时，发现赵本中的一些经注跟戴震校勘武英殿本《水经注》中的注释有不少相同之处。段玉裁知道戴震和赵一清既不相识也没打过交道，也就是说他们两者之间并没有学术交流，既然如此，为什么他们所作出的经注有很多相同之处呢？段玉裁认为这肯定是别人抄袭了老师的成果。
赵一清编纂《水经注释》四十卷 清乾隆五十九年东潜赵氏小山堂刻本，书牌
段玉裁了解到赵一清的《水经注释》乃是由杭州的梁履绳、梁玉绳兄弟刊刻而成者，段玉裁认为赵一清和戴震都是学问大家，他们之间不可能抄袭对方的研究成果，而今刊出的书中竟然有如此多的相同之处，这肯定是梁氏兄弟所为，于是他就写信给梁玉绳指责对方的这种行为。段的去信收录在了他的文集中，然而梁氏兄弟如何回信，或者说是否回信，至今未能得见，但段玉裁的这封信由此而开启了赵、戴公案的序幕。
道光年间，魏源第一个站出来反对段玉裁的所言，他在《赵校水经注后》一文中称：“考赵氏未刊书以前，先收入《四库全书》，今'四库书’分贮在扬州文汇阁、金山文宗阁者与刊本无二，是戴氏在四库馆时先睹预窃之明证。”
魏源说赵一清的《水经注释》在未刊刻之前就已收录到了《四库全书》中，而戴震所校勘武英殿本《水经注》则是在此之后。因此魏源认为是戴震抄袭了赵一清的研究成果。此后的道光十一年，另一位学者张穆自称他在翰林院内看到了《永乐大典》本的《水经注》，而后张穆写了篇《全氏水经注辨诬》一文。张穆在此文中称，戴震所校《水经注》其实是抄全祖望的《七校水经注》。他同时指出，梁氏兄弟在刊刻赵一清《水经注释》时也参考了全祖望的成果，同时还采用了戴震的成果。后来王国维在《聚珍本戴校水经注跋》中肯定了张穆的判断：“余曩以大典本半部校戴聚珍本，始知戴校并不据大典本，足证石舟之说。”而王国维还发现《永乐大典》本的《水经注》有刮补痕迹，他认定这是戴震所为。胡适仔细研究了这段公案，以此来替戴震辨诬，而这个公案打到今天也未有结论。
赵一清编纂《水经注释》四十卷 清乾隆五十九年东潜赵氏小山堂刻本，卷首
杨守敬正是受此公案的影响，他决定要系统地考证《水经注》，一者梳理前人之误，二者搞清楚到底是谁抄谁的问题，而其梳理的结果则是认定戴震抄袭了赵一清的研究成果。他对此具体的研究和结论主要写在《水经注疏要删》的序言和凡例中，在正文内他也举出了很多的实例。
杨守敬在《凡例八》中称：“全、戴、赵之相袭，人人疑之，而未有定说。余今核之。赵氏校订字句，一一胪列原书，此非取诸他人，无容拟议。全、赵生前本互相推挹，赵书载全说，毫无假借。其有与近刻全书不同者，则有'五校’'七校’之异。全书之从赵订者，则概不著所出，未免掠美。此或出后人校改，未必皆全氏之旧。”
杨守敬撰《禹贡本义》一卷 清光绪三十二年鄂城菊湾刻本，书牌
这段话是说赵一清跟全祖望是很好的朋友，他们互相推崇对方的学问，并且在研究《水经注》的问题上相互探讨，故两人在此书的观念上有相互借鉴的地方，因此说，赵一清的《水经注释》和全祖望的《七校水经注》没有谁抄谁的问题，但梁氏兄弟刊刻的赵一清本《水经注释》确实有些地方抄袭了戴震的研究成果，但数量不多，而抄袭人也跟赵一清没有关系，因为此时赵已故去，故抄袭乃是梁氏兄弟所为。他在《要删》卷三十二“又南至枝江县北鸟扶邑入于沮”一条后说道：“鸟扶邑无考，郦氏已不知所在，赵、戴何以改作乌？当是大典本，校赵书者又据戴本。”
杨守敬说这段话中的“鸟扶邑”是哪里，在郦道元时代就已经考证不出，然而赵书和戴书都将“鸟”字改成了“乌”，如何有此之改，杨守敬推论说应该是《永乐大典》本作“乌”字。而赵一清没有看到过《永乐大典》本，但戴震却见到过，所以杨守敬认为是戴震通过《永乐大典》本由“鸟”改“乌”，而赵一清的《水经注释》也改成了“乌”字。以此来说明，梁氏兄弟根据戴校《水经注》改了赵一清的原稿。
杨守敬撰《禹贡本义》一卷 清光绪三十二年鄂城菊湾刻本，牌记
杨守敬在《要删》卷三十六“又有利慈”中找出一个证据：“《续汉志》灵关道下引《华阳国志》有铜山，又有利慈，'慈’下亦无'渚’字，赵、戴增'渚’字，未知所出，恐是戴意，而校赵者从之。”杨守敬发现《华阳国志》中“慈”字之下没有“渚”字，而赵书、戴书中都增加了一个“渚”字，两书如此的暗合，显然有抄袭之嫌。但杨守敬却判断增加“渚”字有可能是戴的主意，而梁氏兄弟在校勘赵一清著述时，按照戴本添加上了此字。经过一些举例，杨守敬的结论是：“赵之袭戴在身后，臧获隐匿，何得归狱主人。”这句结论倒与段玉裁的主张相同，因为杨守敬也认为赵一清没有抄袭戴震的成果，出现这种问题的原因乃是梁氏兄弟的所为。
但杨守敬认为戴震同样有问题，因为戴震自称是全部通过《永乐大典》本来校勘《水经注》，但杨守敬认为戴震并没这么做。因为戴震校勘《水经注》是在进京之前，那个时候戴震还没有看到过《永乐大典》，但是他的校勘成果却与聚珍版《水经注》相同，所以杨守敬推论在此前看到了赵一清《水经注释》的原稿。戴觉得既然此书还未刊刻，于是“戴氏得见赵本，略为改订，冒为己作，而又尽删赵氏识语，亦泯其迹。厥后得见《大典》本，遂居为奇货。”
杨守敬撰《禹贡本义》一卷 清光绪三十二年鄂城菊湾刻本，卷首
关于戴震是否全部是用了《永乐大典》校勘《水经注》的问题，杨守敬只能作文字上的推论，因为他也没有看到过《永乐大典》本，但是魏源、张穆和王国维都曾经看到过《永乐大典》本的《水经注》，所以他们认为戴震并未全部按照《大典》本来对《水经注》校勘，但戴震却在聚珍版《水经注》中自称全据《永乐大典》校勘。这件事的确难以替代洗刷。
杨守敬的另一个主张就是戴震的确有抄赵一清成果之事，而戴震所校《水经注》成稿乃是在他见到《永乐大典》本之前，故而杨守敬认为戴震的确借鉴了赵一清的一些成果，但他并未注出这个成果的发现人是赵一清。杨守敬在《要删》凡例中称：“戴之袭赵，则昭然若揭，今观王氏合校本，虽百喙不能为之解者。若以赵氏所见之书，戴氏皆能读之，冥符合契，情理宜然；余谓事同道合，容有一二，岂有盈千累百，如出一口？余今所订，凡有赵氏所未检出者，何止数百事，皆故书雅记，初非僻典，何以戴氏未能订之耶？且有赵氏未检原书以臆定而误者，戴氏亦即贸然从之，此又何说？”
杨守敬认为无论从哪个角度替戴震解释，都难以更改他袭赵的事实，有人认为也许戴震和赵一清各自研究《水经注》，虽然没有自此借鉴，但却有暗合之处。杨守敬也不否认这种可能，但他认为如果有部分暗合这可以解释，但如果大量的相同，就显然不是暗合。杨守敬仔细梳理了赵一清的《水经注释》，他发现赵一清并没有认真核对原书，有些错误乃是寻常所见之书都能查到者，而戴震的注释竟然也与赵书错的相同，这显然是一种抄袭。
杨守敬撰《禹贡本义》一卷 清光绪三十二年鄂城菊湾刻本，序言
杨守敬在《要删》卷一“亦元气之所合”注释道：“'合’，《十洲记》原书作'舍’，是也。赵意改为'含’，非，戴氏从之，此亦戴袭赵之证。”赵书改错了字，而戴书也同样用这个错字，杨守敬认为这就是戴抄袭赵的证据之一。《要删》卷三十六“象林功曹姓区，有子名连”杨注云：“连，赵氏据《梁书》作逵，戴迳改作逵，按《南史》及《隋书》并作连，《御览》引亦作连，是《梁书》乃误字，世人谓赵、戴相袭为暗合，戴氏何竟独与赵皆据《梁书》耶？知此，百喙不能为戴氏解矣。”这里举出的例子同样如此，赵书未曾作仔细核对而用了错字，戴书同样跟着错。但杨守敬核对出很多书这个字都不错，而赵一清只根据《梁书》来改字，同样戴书也是这种改法，难道两个人共同的都查一本书，却不看其他的书？杨守敬认为这么的巧合绝不可能，因为杨守敬在《要删》自序中的结论是：“戴之袭赵在当躬，千百宿赃，质证昭然，不得为攘夺者曲护。”
杨守敬认为戴震除了抄袭赵一清的成果，同时也抄袭了全祖望的成果，他在《要删》卷四十“王莽之进睦也”的注释中称：“今本《汉志》亦作进，而戴氏改作淮，直以作进为讹，是必见全氏之说，而始敢断之，此亦戴袭全之一证。”
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