Целью их являлось «измерение градусной дуги меридиана от города Измаил до острова Кандии». Непонятно, как турки согласились на проведение русской топографической экспедиции на своей территории, но съёмка состоялась. В общей сложности Артамонов провёл в Болгарии больше года. Он изъездил вдоль и поперёк всю страну, составил её подробную карту — и создал устойчивую агентурную сеть из числа местных жителей. В 1869 году он получил за эту работу Владимира 4-й степени, чин полковника и аудиенцию у императора.
В начале ноября, после трёх неудачных штурмов Плевны, русские сменили тактику. Ценой больших усилий было перерезано Софийское шоссе, по которому осаждённый гарнизон получал снабжение. Вскоре в крепости начался голод. Было ясно, что турецкий командующий, знаменитый Осман-паша, должен будет идти на прорыв, чтобы спасти свой сорокатысячный гарнизон. Сил на сплошную блокаду у нашей армии не хватало, требовалось заблаговременно узнать точные место и время прорыва, чтобы сосредоточить войско именно там.
В Плевне уже несколько недель находился русский разведчик Константин Фаврикодоров. Грек по национальности, этот мужественный человек получил Георгиевский крест ещё за оборону Севастополя. На войну с турками пошёл добровольцем, но до действующей армии не добрался — им заинтересовалась разведка.
После короткого отдыха полковник Артамонов приказал агенту вторично проникнуть в уже осаждённую Плевну. Хасан Демерджи-оглы снова стал торговать рахат-лукумом, и вскоре среди его покупателей оказались слуги самого Осман-паши. Вороватые и болтливые, они сообщили русскому разведчику много полезных сведений.