學科計劃
將實驗室建設成為國際一流的地球信息科學基礎理論研究基地、國家戰略性核心技術創新基地、國家地球系統科學數據共享中心，力爭在地學信息圖譜與地理格網系統、服務式新一代地理信息系統、面向國家全球戰略視野的空間信息應用等方面，取得重大突破和若干原創性科研成果。
創新2020戰略要點：
1、形成地球信息科學基礎與應用基礎理論研究、地理信息系統核心技術創新與重大產品研發、基于3S的重大示范應用系統有機融合的學科發展布局；
2、建設特色鮮明、引領學科而發展的地球信息科學與技術研究體系；
3、形成面向國家重大應用需求的應用示范基地、服務于國家地理信息戰略性新興產業發展的成果轉化基地、優秀創新人才培養基地。
五大研究方向：
研究任務一：時空數據綜合分析配陸地表層系統模擬
針對以區域總量和空間分布估算為核心的陸地表層系統模型的適用條件模糊等實際問題，研究陸地表層類型、樣本布設方式、模擬方法、結果不確定性之間的理論關系，發展高精度曲面建模、空間分析不確定估算等方法，建立陸表總量估計與分布模擬的理論體系。
針對海量數據空間集成與地理時空格局挖掘分析等前沿問題，著力開展地理本體與空間認知基礎理論研究，發展空間數據密集型的地理知識發現研究的新范式與地理空間格局識別方法，形成綜合虛擬地理空間和真實地理世界的統一時空信息集成、分析和系統模擬決策的理論方法。
構建以系統動力學理論為指導、以模型耦合器為核心、以陸地表層系統演化機理模型與規則模型綜合集成為特色、以高性能計算為支撐的大型陸地表層系統綜合模擬與數據同化模型，并實現流域尺度上的綜合模擬試驗。
研究任務二：地表環境參數遙感反演與信息提取
開展陸地表層關鍵要素遙感精確提取與定量反演的理論研究，發展陸地表層能量與水分平衡系統參數時間序列數據重構方法, 改善地表能量狀態變量的估計精度，建立我國陸地蒸散及土壤濕度等綜合反演系統，為陸地表層系統模擬提供關鍵地表參數。
研究任務三：新一代地理信息系統技術與軟件
面向國際ICT技術發展前沿和國家地理信息產業發展的重大需求，開展一體化地理信息服務基礎平臺體系結構、高性能高可信空間數據庫存儲與訪問、高效能空間查詢與處理、地理空間數據云計算與服務等關鍵技術研究；
研究國家大型地圖集編制的理論方法與工藝等，編制新一代《中國人民共和國地理區劃地圖集》、《中國人民共和國貧困地圖集》、《中國人民共和國人口與城鎮地圖集》、《中國災害風險圖集》、《中國災害脆弱性圖集》、《中國人口環境演變與可持續發展圖集》等，研發地圖集網絡發布平臺技術。
研發功能可配置、規模可擴展、支持高性能計算的新一代云地理信息系統基礎軟件，發展數字地圖制圖、地理信息移動服務等專業化軟件平臺。
研究任務四：地球系統科學數據與模型工具共享
制定地球系統科學數據分類、集成的規范與標準，開展地球系統科學數據共享、模型共享與高性能計算理論方法與關鍵技術研究，發展資源環境科學模型庫，建立國家資源與環境數據網格，形成地球系統科學“數據—模型—計算”一體化的共享技術體系，構建陸地表層系統信息化科研平臺，提高地球系統科學研究的信息化能力。
研究任務五：地理信息系統重大應用示范系統
以自主研發的軟件、模型，數據共享平臺為支撐，建立區域生態環境質量與衛生健康評價分析信息系統、重大自然災害分析與風險評價信息系統、全球海岸帶海洋生態環境評價分析信息系統等重大示范應用系統。