El Real Decreto 1037/2009, apartado j del artículo 14, establece como una de las funciones de la Dirección General del Instituto Geográfico Nacional "la conservación y actualización de los fondos bibliográficos, de la cartografía histórica, de la documentación técnica, y del archivo de información técnica georreferenciada, facilitando su acceso al público".
El cumplimiento de dicho objetivo lo tiene asignado el Servicio de Documentación Geográfica y Biblioteca, que por medio de sus tres secciones (Archivo técnico, Cartoteca y Biblioteca) y con las posibilidades de las nuevas tecnologías, ofrece al usuario una moderna forma de acceso a la información con un creciente fondo de documentos digitalizados, georreferenciados y en algunos casos con acceso on line.
También llamado Archivo Topográfico, recoge y custodia muchos de los documentos generados en los procesos de producción cartográfica realizados por el Instituto Geográfico desde su fundación hasta aproximadamente la utilización de los métodos de fotogrametría aérea. Además, conserva muchos de los documentos elaborados por organismos como la Junta General de Estadística o la Comisión de Estadística. En la actualidad, de manera continua almacena las actas de línea límite generadas por el Servicio de Deslindes y Grandes Escalas.
El Archivo Técnico dispone de multitud de documentos, en la mayoría de los casos manuscritos originales, de información tanto literal como cartográfica. Los documentos más antiguos datan de mediados del siglo XIX y se siguió almacenando documentación técnica generada por el Instituto Geográfico Nacional hasta la primera mitad del siglo XX. Entre todos los fondos que se conservan cabe destacar: las hojas kilométricas y cédulas catastrales de la Junta General de Estadística; planimetrías, altimetrías, planos de población, cuadernos de campo, para la elaboración del antiguo MTN50; y las actas y cuadernos de línea límite. Los documentos más demandados se encuentran actualmente digitalizados y georreferenciados.
Estos fondos están almacenados en dos archivos diferentes según sea información literal o información cartográfica. La primera tipología se guarda en cajas o en legajos que forman más de 1,4 kilómetros de documentación; mientras que la información cartográfica, unos 50.000 planos, se encuentra archivada en una sala de planeros acondicionada con más de 800 cajones.

Su cometido principal es testimoniar y conservar las diferentes producciones cartográficas del Instituto Geográfico Nacional. La Cartoteca ofrece al usuario una extensa colección de fondos cartográficos, nacionales e internacionales.
La documentación según sus materias es de muy diversa índole: mapas agronómicos, comunicaciones y transportes, cultivos y aprovechamientos, divisiones administrativas, eclesiásticas, mapas energéticos, estadísticos, geodésicos y de nivelación, geológicos, gravimétricos, hidráulicos, históricos, imágenes Landsat, mapas magnéticos, militares, sismotectónicos, vulcanológicos, cultivos y geológicos. Hay que destacar las series completas en todas sus ediciones del MTN 1/50.000, MTN 1/25.000, provinciales y autonómicos como muestra más valiosa de producción propia, y la colección de fondos de Cartografía histórica.
Todas las ediciones del M.T.N. 1:50.000, M.T.N. 1:25.000, Provinciales y Autonómicos conservadas en la Cartoteca, están disponibles para su descarga gratuita para uso no comercial, según se establece en la Orden FOM/956/2008 en el
Centro de descargas del CNIG.

Forma parte de la red de Bibliotecas de la Administración General del Estado. Se creó en 1870, cuando se fundó el entonces Instituto Geográfico.
La Biblioteca, de carácter especializado, pretende prestar un servicio de calidad a todos los ciudadanos, para el aprendizaje, investigación, cultura y demás actividades relacionadas con las funciones que el Instituto Geográfico Nacional tiene encomendadas.
Entre los fondos que conserva se encuentran dos grupos claramente diferenciados: monografías (libros y folletos técnicos) y publicaciones seriadas (periódicas y no periódicas).
La biblioteca cuenta con una sala de lectura accesible a todos los usuarios, los depósitos de los fondos y la oficina desde donde se realizan las diferentes funciones bibliotecarias.

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