Необыкновенная широта кругозора, уменье связать поставленные проблемы со своим передовым мировоззрением позволили Ломоносову наметить правильные перспективы развития русской географической науки. Ломоносов заботился о широком распространении географических знаний в народе. В ноябре 1763 года он сообщил академической канцелярии, что намерен «для общего употребления и пользы» приступить к изготовлению на свой счет глобусов «на Российском языке» и что им уже изобретены новые «способы к деланию шаров». Он лишь просил канцелярию распорядиться, чтобы для этих глобусов награвировать и отпечатать под его «смотрением» до тысячи экземпляров глобусных сеток. Канцелярия отдала соответствующее распоряжение, но как изготовлялись и расходились эти глобусы, к сожалению, неизвестно.
«География, которая всея Вселенныя обширность единому взгляду подвергает», как выразился Ломоносов в своем «Похвальном слове Елизавете» (в 1749 году), немыслима для него без картографии. Главнейшей его заботой в Географическом департаменте было собирание материалов для нового Большого атласа Российской империи, который должен был во всех отношениях превосходить академический атлас 1745 года. Старый атлас насчитывал всего 19 специальных карт, а в новом их было намечено поместить 60–70. Эти карты должны были быть точнее и совершеннее, содержать как можно меньше «белых пятен», отражать рост географической науки и изученности нашей страны.
Потребность в такого рода атласе была очень велика, и Ломоносов хорошо это сознавал. В то же время он вполне отдавал себе отчет в стоявших перед ним трудностях. В этом отношении интересна его переписка с Сенатом, который в декабре 1758 года неожиданно затребовал от Академии наук представить сведения, «какие есть о течении Волги реки и о впадающих в оную знатных реках обстоятельные карты с описанием глубины в самую большую, посредственную и меньшую воду, крутость и пологость берегов, и где она по низкости их так разливается, что настоящей глубины иметь не может, и в коих же местах как беспрерывно и по случаям бывают мели, и как велики и от чего то происходит, и о прочем, что до навигации следует, также и о реках Медведице, Дону, Хоире и Донце, и какие по оным суда в какое время и с каким грузом ходить могут».
Ломоносов немедленно отвечал, что описание глубины реки Волги, «на несколько тысяч верст простирающейся», существовать и быть составлено «в сие время так обстоятельно отнюдь не может». В доказательство своих слов он указывает, что и Рейн, «река, которая против Волги едва десятою долею сравниться может», и то «не описана еще таким образом, ибо к тому требуется много знающих людей, иждивения и времени». Но Ломоносов хочет всемерно обеспечить такое географическое описание страны, которое отвечало бы и способствовало ее стремительному росту. Поэтому создание Большого атласа России представляется ему делом огромной государственной важности, которое и надлежит поставить и развернуть со всем приличествующим ему размахом.
Ломоносов отлично понимал, что успех дела зависит прежде всего от точности и надежности определений координат основных опорных пунктов. Он сам усердно занимался необходимыми для этого вопросами астрономии и теорией картографических проекций, составлял координатные сетки, производил вычисления, чертил карты и планы.
Ломоносов возродил математическую основу географических и картографических работ Географического департамента. Не только с целью вытеснить враждебного к нему Миллера, создававшего всевозможные препятствия работе, но и для того, чтобы укрепить научную базу департамента, Ломоносов настаивал на том, чтобы вместо этого «историографа» назначить «Российских профессоров, знающих астрономию и математику, господ Попова и Котельникова». Чтобы обеспечить полноту и точность атласа, Ломоносов проектирует три специальные астрономические и топографические экспедиции. Каждая должна была пройти шесть тысяч верст в европейской части России, употребив на это от полутора до двух лет. Исследование Сибири откладывалось на будущее. Ломоносов сам подбирал участников экспедиции, разрабатывал маршруты, составлял смету. Руководителями экспедиций он намечал Красильникова, Попова и Шмидта. 24 сентября 1760 года он предложил свой проект на обсуждение в Географический департамент. Все участники обсуждения утвердили проект. Только Миллер представил несколько глубокомысленных замечаний, что «прежде как учредить такие экспедиции, которые немалой суммы требовать будут, надлежит знать, кто такие в каждый путь отправлены быть имеют, что им на оных путях делать, может ли каждой из них по тому исполнение чинить» и т. д. Вслед за этими рассуждениями Никита Попов твердым почерком приписал: «Дух празднословия не даждь ми».
Сенат изъявил согласие на отправку экспедиций и отпустил средства. Но покуда посылали за санкцией к президенту Разумовскому на Украину и покуда Тауберт «спешил» с приобретением необходимых инструментов, дело успело заглохнуть.
Собранные для участия в экспедиции геодезисты, «соскучившись дожиданием», разбрелись кто куда. Однако, невзирая на все препятствия и проволочки, работа над новым атласом шла полным ходом. В Географическом департаменте накопилось очень много материалов, которые позволяли готовить карты отдельных районов. Уже 18 октября 1759 года Ломоносов писал Разумовскому: «Сочиняются в Географическом департаменте новые карты в большом формате. Перьвая особливая карта Санктпетербургской губернии, потом Лифляндии и Эстляндии, так же и Новгородской губернии, что производится из имеющихся в Географическом архиве документов».
Несмотря на все трудности и препятствия, Ломоносову удалось в 1763 году подготовить в Географическом департаменте девять новых специальных карт, содержащих значительно более подробные и точные указания сравнительно со всеми предшествовавшими. Часть из них была посвящена северо-западным районам России, в особенности местностям, окружавшим Петербург и Финский залив. На других впервые были уточнены и показаны очертания северного побережья Восточной Сибири, обозначено течение великих сибирских рек. Новые карты подводили итог географическому изучению России за всю первую половину XVIII века. Однако ни одна из них не была выпущена в свет при жизни Ломоносова и печатание их затянулось до 1773 года.
Ломоносов не ограничивался только наличными картографическими материалами. Он ставил перед составителями атласа новые задачи, значительно опережавшие уровень его века. Еще Кирилов считал необходимым присоединять к географическому атласу исторические и этнографические очерки. Ломоносов же прямо включал в программу атласа, что он должен быть снабжен «политическим и экономическим описанием всея Империи». Атлас, по мысли Ломоносова, должен отразить состояние промышленности и торговли, указывать на потребности рынка, отметить все пути сообщения и, наконец, давать сведения о природных богатствах страны. Эти сведения должны были найти отражение не только на самих картах, но и войти в подробное описание страны, приложенное к атласу. Такое описание, как подчеркивал Ломоносов в своем доношении Сенату 23 октября 1760 года, должно было служить «к удовольствию любопытства здешних до знания своего отечества охотников» или «внешних географии любителей», а также быть нужным и полезным для «всех правлений и присутственных мест в государстве», «чтобы знать внутренние избытки, сообщения кои действительно есть, кои вновь учреждены, либо в лучшее состояние приведены быть могут, и чтоб вдруг видеть можно было, где что взять, ежели надобность потребует».
Ломоносов, лично подписавший это доношение, выдвигал мысль о необходимости статистико-географического изучения России в целях планирования экономических мероприятий и учета хозяйственных ресурсов, т. е. государственного руководства экономикой страны. Атлас Ломоносова должен был стать действенным орудием для дальнейшего подъема производительных сил страны. Ломоносов впервые ставил во всей широте вопрос о связи географических и экономических исследований, разрабатывал задачи и проблемы экономической географии. Кстати, необходимо отметить, что и само понятие «экономическая география» было впервые введено в научный обиход Ломоносовым и отражало его общий взгляд на взаимную связь наук.