空間信息的基準問題；
包括幾何基準、物理基準和時間基準，是確定空間信息的幾何形狀和時空分布的基礎，是空間信息技術和地球動力學交叉研究的基本問題。
空間信息的標準問題；
主要包括:空間數據采集、存儲和交換的格式標準，空間數據的精度和質量標準，空間信息的分類與編碼，空間信息的安全、保密和技術服務標準等。標準問題是推動空間信息產業發展的根本問題；
空間信息的時空變化；
主要是揭示和把握空間信息的特征和規律，並對其進行形式化描述，形成標準化的理論基礎；同時進行時間優化和空間尺度相結合，解決不同尺度下的信息連接、共享、融合、變化檢測等問題；
空間信息的認知問題；
空間信息以地球空間中相互聯系、相互制約的要素為基礎，具有圓形結構，要素之間的空間位置、空間形態、空間組織、空間層次、空間排列、空間格局、空間聯系和制約關系是可識別的。通過靜態形態分析、成因分析、動態過程分析、演化力學分析和時間序列模擬分析，對地球形態進行解釋和推演，以達到對地球空間的客觀認識；
空間信息不確定性
主要包括:類型的不確定性、空間位置的不確定性、空間關系的不確定性、時間域的不確定性、邏輯的不壹致性和數據的不完整性；
空間信息的解釋和反演；
通過對空間信息的定性解釋和定量反演，揭示和展示地球系統的現狀和時空變化規律，從現象到本質回答地球科學面臨的許多重大科學問題。
空間信息的表達和可視化；
本文主要研究空間信息的表達和可視化技術，涉及空間數據庫的多尺度(多尺度)表達、數字地圖的自動合成、圖形可視化、動態仿真和虛擬現實。