研發衛星遙感、攝影測量和空間信息技術，精密估計和預測地球系統各個圈層及相互間的變化。聚焦地球三極變化和重大災害監測，探索極地冰蓋和山地冰川物質流失、全球海平面上升、冰凍圈環境變化及地質災害等關鍵過程的變化機制。研發了1960年代早期衛星影像的現代化攝影測量幾何處理新方法，研制了首幅1960s-1980s年代東南極冰蓋表面流速圖；研發和完善了極地物質平衡估算的三種主要方法，獲得了近百年地冰層物質變化量和相應的海平面貢獻量；成功應用我國國產衛星監測冰架的裂隙發展、崩解等過程，預測長期趨勢；獲得了南極遙感接地線、海岸線和DEM等三種數據產品的評估結果；構建了新型光子測高衛星ICESat-2的南極冰蓋“空-地”協同精度驗證系統，實施了東南極冰蓋邊緣-內陸的測高精度協同驗證；多次參加極地考察，與中國極地研究中心合作，建立了南極物質平衡監測現場觀測系統，包括多個南極內陸冰蓋SAR衛星角反射器、激光棱鏡陣列、光子反射表面、主被動微波地標、光學和雷達無人機等。基于重力估算了格陵蘭冰蓋的物質平衡變化，發現格陵蘭冰蓋東南部及西部邊緣存在嚴重的質量損失；基于遙感觀測與物理模型，在青藏高原地區開展了多年凍土范圍變化監測與凍土活動層厚度反演與驗證等研究，為分析凍土地表過程、脆弱生態環境影響和“一帶一路”建設研究提供了數據支撐。
