近年来,地理信息系统（GIS）在市政管理、战场指控、船舶运输、应急指挥等民生、国防的诸多重要领域发挥着重要的作用。在GIS的实际操作过程中,通常要求用户在短时间内对信息作出快速反应与决策。由于地图上的信息种类繁多、信息容量大、信息组织关系复杂,很容易造成用户的认知负荷过高,产生诸如忽略重要信息、执行错误操作等失误,进而影响系统的正常运行。因此需要对GIS系统地图信息的呈现与布局进行优化。本文研究内容主要包括以下几个方面:首先,分析了GIS的功能和界面的特点,研究了GIS界面的功能模块组成、整体布局形式、地图信息的种类与布局方法。通过问卷调查发现目前GIS界面所存在的问题,以及用户偏好。其次,归纳了视觉浏览的一般规律和视觉搜索、监控任务的视觉认知规律,通过对视觉层级,视觉重量和视觉流程的研究,建立基于视觉运动认知的界面布局方法模型,得到可应用于GIS界面布局设计的方法策略。运用眼动技术探究目标简标牌和详细标牌的布局方式对用户绩效的影响。探究了视觉运动认知方法中包含的对齐、重叠率、引导线、位置、信息的分类等多种视觉设计方法对于用户认知绩效的影响。实验结果表明,信息显示的位置、布局方式、重叠率等对绩效均有显著影响。当目标重叠率较高或需要将简标牌对齐显示时,推荐使用标牌与目标连线,且标牌左右分布形式,反应时和眼动指标结果最优;当点击某目标弹出详细标牌弹窗时,弹窗显示在界面中心或该目标的周围,可提高用户的操作效率;标牌内部信息左右分布优于上下分布,当标题字数不一致时,标题右对齐、文字左对齐的布局形式用户绩效最高。最后,基于视觉运动认知理论的设计策略,结合布局设计的原则和信息布局的实验研究结论,设计了包括目标标牌、弹窗、告警信息等GIS界面布局设计。优化后的布局形式符合用户使用习惯,提高了用户的工作绩效与满意度。本文的研究结果表明,使用视觉运动认知理论的设计方法进行界面信息布局设计,能够有效帮助用户理解和操作GIS界面。