空间信息技术在广义上也被称为地球空间信息科学，在国外被称为GeoInformatics。其涉及的主要理论如下：
空间信息的基准问题：
包括几何基准、物理基准和时间基准，是确定空间信息几何形态和时空分布的基础，是空间信息技术与地球动力学交叉研究的基本问题；
空间信息的标准问题：
主要包括：空间数据采集、存储与交换格式标准、空间数据精度和质量标准、空间信息的分类与代码、空间信息的安全、保密及技术服务标准等，标准问题是推动空间信息产业发展的根本问题；
空间信息的时空变化问题：
主要揭示和掌握空间信息的时空变化特征和规律，并加以形式化描述，形成规范化的理论基础；同时进行时间优化与空间尺度的组合，以解决诸如不同尺度下信息的衔接、共享、融合和变化检测等问题；
空间信息的认知问题：
空间信息以地球空间中各个相互联系、相互制约的元素为载体，在结构上具有圈层性，各元素之间的空间位置、空间形态、空间组织、空间层次、空间排列、空间格局、空间联系以及制约关系等均具可识别性。通过静态上的形态分析、发生上的成因分析、动态上的过程分析、演化上的力学分析以及时序上的模拟分析来阐释与推演地球形态，以达到对地球空间的客观认知；
空间信息的不确定性问题
主要包括：类型的不确定性、空间位置的不确定性、空间关系的不确定性、时域的不确定性、逻辑上的不一致性和数据的不完整性；
空间信息解译与反演问题：
指在通过对空间信息的定性解译和定量反演，揭示和展现地球系统现今状态和时空变化规律，从现象到本质回答地球科学面临的资源、环境和灾害等诸多重大科学问题；
空间信息的表达与可视化问题：
主要研究空间信息的表达与可视化技术方法，涉及到空间数据库的多尺度（多比例尺）表示、数字地图自动综合、图形可视化、动态仿真和虚拟现实等。
