实验室确定了五个主要研究方向，分别为“3S”集成技术与应用、基础地理信息应用与更新、空间数据质量控制与应用、资源环境监测与预警、海岛（礁）与海洋测绘，简介如下：

1）“3S”集成技术与应用

主要研究GNSS与多传感器集成技术，无人飞艇、无人飞机的自动数据采集和处理；研究车辆与船舶的导航与监控系统开发技术；研究车载三维信息采集和数据处理技术，实现无人飞艇、飞机的自动数据采集和处理。

2）基础地理信息应用与更新

研究GNSS定位、定姿，低空摄影与地面车载系统结合的综合测量技术，航空影像的成图技术，实时变形监测技术，基于航空激光扫描系统的海滩与海岸带大比例尺地形特征提取与分类技术等。

3）空间数据质量控制与应用

研究空间数据分析与质量控制，地理数据处理与自动综合，空间信息可视化与虚拟现实技术，移动GIS的实现技术，研究现代测量数据处理、空间数据分析理论和智慧城市平台研发等。

4）资源环境监测与预警

研究遥感技术在国土资源调查、矿产资源调查、水资源（地表水及地下水）调查、地震区划、地壳稳定性评价（工程地质调查）、深部地质、环境污染调查、旅游资源、地热资源等方面的理论与应用技术。

5）海岛（礁）与海洋测绘

研究陆海基准的传递与统一的理论及技术，研究陆地参考框架向远海岛（礁）传递、海洋大地水准面精化以及离岛高程传递等关键技术，研究海岛（礁）符号化特征表达与基础数据管理理论与技术，研究现代海洋测量新技术，水下摄影测量、多波束、侧扫、海底目标识别等方法和数据自动处理技术。