从事地理信息理论和几何遥感基础研究，上世纪九十年代提出了面向对象地理信息系统模型与方法，成为当前主流技术，本世纪初系统地提出了空间信息共享与互操作理论与方法，研发出多源空间信息共享服务平台GeoSurf和网络三维信息共享集成平台GeoGlobe，成为我国军民各类地理信息公共服务平台如天地图的基础软件。在摄影测量与遥感方面，他提出了遥感广义几何成像模型与精确处理方法，主持研发了我国遥感卫星地面处理系统，并大幅提高了国产遥感卫星影像自主定位精度。主持设计论证了我国第一颗民用立体测图卫星--资源三号，并主持研发了遥感数据地面处理系统，使该卫星达到国际先进水平，获国家科技进步一等奖，并进一步推动了全球地理信息资源项目立项。
先后承担了国家和省部级科研项目40多项。获国家科技进步创新团队奖1项（排名第三）、国家科技进步一等奖1项（排名第三）、国家科技进步二等奖4项（2项排名第一、1项排名第二、1项排名第四）、省部级特等奖3项，一等奖7项、国际摄影测量与遥感学会（ISPRS）Dolezal成就奖1项。出版专著和教材13部，发表论文500多篇，论著他引共20000多次。指导硕士研究生120多名，博士研究生70多名，其中合作指导的两名博士研究生获“全国优秀博士学位论文”。
