1.遥感卫星优化设计、几何辐射定标和数据处理技术
主要研究光学、SAR、激光等遥感卫星定量优化设计、几何辐射定标技术体系、数据预处理处理体系等，为数据-信息-知识-智慧转换提供工具。从2005年博士毕业至今，建立了光学卫星几何处理体系，支撑我国光学卫星影像几何处理达到国际领先水平；从2006年起，建立了SAR卫星几何处理体系，使我国SAR卫星定位精度达到国际同类卫星先进水平。
2、全球战略底图研制
利用光学、SAR、激光卫星获取全球范围数据，突破平差技术、深度学习关键技术，研制全球数字高程模型、数字正射影像、全球语义分割产品，将数据直接转换成信息。在本研究方向，已经研制夜光遥感全国一张图、高分三号全球一张图，团队正开展全球控制点、全球DOM、全球DSM、全球语义分割产品、全球稳定性制图产品等开创性工作。
3、全球战略底图应用
遥感经济学:利用实时获取的遥感数据+全球战略底图数据信息层，提取国民经济第一产业、第二产业、第三产业的遥感度量指标，和经管学院合作遥感经济学。
遥感新闻学:提取美图、和遥感背后故事，和新闻学院、新华社合作遥感新闻学。
遥感健康学：揭示环境和疾病关系，和董院合作遥感健康学。
提取自然资源等青山绿水要素和军事要素；将信息转换为知识和智慧，供决策支持。
4、新体制遥感
研究新体制遥感的机理，发展新体制遥感处理方法，研制珞珈一号（夜光）业务星、珞珈二号01星（视频SAR）、高时间分辨率光学SAR混合星座，推动新体制遥感的发展。
珞珈一号01星2018年入轨，珞珈一号01星的夜光遥感数据已经向22个国家和地区（包括美国、德国、法国、英国、加拿大、以色列、澳大利亚等）3千多非注册用户和1千多注册用户分发了36万多景夜光遥感影像，促进了我国遥感卫星从地表监测到人类活动监测的跨越。
为探索多角度SAR和视频SAR新机理，正开展珞珈二号01星研制，预计2022年入轨.
为探索通导航一体化，正和水院开展高时间分辨率光学SAR混合星座建设工作。