1936年1月12日出生于湖南省益阳县（今赫山区）。1949年参加中国人民解放军南下工作团。1952年加入中国共产党。1956年被选派至苏联莫斯科大学地理系地图学专业学习，1961年获硕士学位。回国后分配到中国科学院地理研究所工作，先后任地图研究室副主任、主任；1987年晋升为研究员；1989～1995年任地理研究所副所长，博士生导师；1993～1997年同时任中国科学院自然科学史研究所所长。1987年至今聘为中国科学院研究生院兼职教授（现为中国科学院大学岗位教授）；2001～2007应邀担任福建师范大学特聘教授。1987年起曾长期担任国际地图学协会国家与区域地图集委员会委员、荣誉奖评选委员会委员；曾任中国地理学会常务理事、副理事长，中国测绘学会常务理事、地图制图专业委员会副主任委员，中国地名学会副理事长，中国地学哲学委员会副理事长，北京测绘学会理事长、名誉理事长等。1990年起兼任中国地理学会地图学与地理信息系统专业委员会主任委员、名誉主任委员。1995年当选为国际欧亚科学院院士、主席团常委、中国科学中心主席（2005年至今担任副主席）。2014年当选为国际欧亚科学院副院长。

主持或参与主持完成8部大型国家与区域地图集的设计与编制。主编的《中华人民共和国国家自然地图集》（1999），系统总结和概括了中华人民共和国成立50年以来中国地学、生物学与环境科学的调查研究成果，以地图形式全面系统地反映了中国的自然环境、自然资源、自然灾害、自然利用与保护；实现了全数字化与自动化。编制；国内外权威专家认为该图集“在科学和技术上都有重大创新与突破，具有国际领先水平”，因此荣获中国科学院科技进步一等奖和全国测绘科技进步一等奖及国际优秀地图奖。主编的《青藏高原地图集》全面系统地反映了青藏高原独特的自然条件，揭示了高原形成演化规律，以及开发利用前景；权威专家认为该图集“是我国地学界又一具有世界性贡献的重大科学研究成果”。主持完成国家自然科学基金重点项目“地球表层动态机制与人地系统调控研究”、“数字福建”重大应用项目“福建省生态环境动态监测与管理信息系统”的设计与建设、横断山区科学考察中“云南丽江地区遥感综合系列制图试验”、部级项目“高分辨率卫星遥感影像在土地利用变化动态监测中的应用”（该项目所发表的论文获2009年度“中国百篇最具影响国内学术论文”）等。

发表了《地图概论》《农业制图》《现代地图学》《地图学的研究与实践》《中国国家自然地图集的设计编制与创新》《地球信息科学导论》《中国近现代地图学史》《中国地图学史》8部专著（含合著），论文140余篇，主编论文集11部。发展了专题制图、综合制图、遥感制图、地图应用的理论、方法与技术，促进了地图学为农业、人造卫星工程和生态环境动态监测服务，对地球信息科学、地学信息图谱与地图学史进行了较深入的探讨和研究。促进了地图学的国内外学术交流和中国地图学的学科建设，培养了一批硕士、博士与博士后人才，成为公认的地图学学科带头人之一。组建和发展了国际欧亚科学院中国科学中心，为国家经济建设与社会发展提供咨询服务，为让更多中国科学家走上国际科技舞台做出了重要贡献。

先后获1978年全国科学大会重大科技成果奖，国家自然科学与科技进步二等奖、三等奖，中国科学院及部级一等奖、二等奖等。1990年被评为首批中国科学院有突出贡献的中青年专家，享受政府特殊津贴。1996年被评选为中国测绘学会荣誉会员。荣获2016年中国地理学会颁发的“中国地理科学终身成就奖”。在国际上也有一定影响，荣获国际欧亚科学院一级勋章和金质奖章，荣获国际地图学协会名誉会员奖。