水文遥感以水文循环为研究对象，遥感传感器为观测手段（如照相机、扫描仪和雷达等），卫星、航空器或地面基站为载体，运用水文学和气象学原理，研究水文循环要素的信息提取、定量反演或估算，反映水循环要素的空间分布和时间变化过程。水文遥感的特点是感测范围广、获得信息量大、动态监测和信息传递迅速等。

物体由于性质和所处环境不同，对电磁波反射或辐射特性也不同。收集和分析这些电磁波信息，便能识别目标物。水文遥感主要建立在电磁辐射原理、辐射传输原理和质能守恒原理三个基本原理上。①电磁辐射原理。水文循环涉及大气水、陆面水、土壤水、植被水、海洋水、冰川水、积雪等多种形式的水，这些水在不同电磁波波段（γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波等）上具有各自独特的反射、散射、吸收和发射等波谱性质。水的波谱性质及电磁辐射的基本原理，是遥感观测定量分析水的储量信息的物理基础。②辐射传输原理。水文循环过程中水赋存和运动形式各异，电磁波在大气、地表、土壤、植被等不同介质中传播时，受到介质中水的影响，传播特征会发生改变。这种受水影响的电磁波变化特征和辐射传输原理，是遥感观测定量分析水的物理参数的物理基础。③质能守恒原理。水文循环过程中，不论水的运动形式、相态发生哪些改变，都遵循水量平衡（质量守恒）和辐射平衡（能量守恒）客观物理规律。

水文遥感技术应用广泛，应用主要有以下几方面：①监测洪水。利用卫星影像绘制出洪水淹没范围，确定其发展趋向，为抗洪救灾措施及时提供决策依据。②监测降雨。利用测雨雷达和卫星监测降水的范围、降水量、相态等信息。在世界主要发达国家，已经形成雷达观测网并应用于降水观测；卫星降雨观测方面，热带降雨测量任务(tropical rainfall measuring mission; TRMM)、全球降水观测计划（global precipitation measurement; GPM）等观测计划中降水卫星的发射推动了降水遥感的发展。③改善水文预报。利用卫星云图可以监测流域上空暴雨云系的移动和发展，根据云图上雨云数量和特征可以提前估算河流洪水；把雷达测雨装置与水文预报系统连接起来，可以缩短水文预报作业时间，增长有效预见期（见实时预报）；利用卫星对积雪深度和雪线位置变化情况的探测，可以做出春汛和融雪径流的中期预报。④调查地表水体及其变化。在多光谱卫星影像上，河流、湖泊和沼泽的分布、大小及形态显示清晰。利用不同时期的卫星照片，还可查明地表水体变化情况。美国地球恢复及气候实验卫星项目（Gravity Recovery and Climate Experiment; GRACE）重力场观测卫星可以用于测量冰川、雪地、水库、地表水、土壤水和地下水等水储量的变化。⑤测定冰雪覆盖范围和厚度。冰雪的反射率高，利用多波段遥感确定积雪覆盖面积能达到实用的精度。⑥利用卫星数据收集系统，传递地面水文观测资料和估算无资料地区的径流。通过卫星数据收集系统把地面自动遥测站收集的水文气象资料传递到水文机构的数据处理中心，从而加快水文情报的传递。在无资料地区，把描述雨洪径流的数学模型参数和遥感测得的流域自然地理特征参数建立关系，则可对无资料地区的径流做出估计。此外，遥感技术在测量大面积土壤含水量分布，寻找地下水源，研究河口、湖泊泥沙淤积和河道变迁，进行水体污染监测等方面都取得了成功应用。