20世纪70年代前后，搭载卫星平台的遥感传感器开始获取对地观测遥感影像，从遥感影像中识别地物的方法以依靠地图判读经验的人工解译定性识别方法为主。随着对遥感信号形成机理研究的发展，基于电磁波辐射传输过程中与地物的相互作用构建遥感物理模型，利用模型和遥感观测数据定量提取地物信息的方法逐渐成为遥感基础研究的主要方向。对各种地表特征参量的定量提取技术的发展，更是推动了遥感数据产品的广泛应用，由此形成了定量遥感的概念，以区别于依靠人工解译定性识别地物的方法。

定量遥感研究的主要内容包括遥感信号的形成机理、地表参数的遥感反演方法、遥感实验技术与验证方法等。

遥感信号的形成机理研究，旨在建立描述电磁波辐射与地表相互作用的遥感物理模型。因遥感获取地面信息的类型不同，遥感传感器获取电磁波信号的波段范围和获取方式不同，遥感建模的思路和方法也有区别。基于电磁波在介质中的辐射传输过程、遥感辐射传输模型建立辐射信号在传输路径中的衰减量与介质特征参量之间的物理关系。考虑到遥感影像具有不同的空间分辨率，像元内的空间结构具有复杂多变的属性，而这种空间上的非均一直接反映遥感信号的变化，由此发展的遥感几何光学模型成为像元尺度建模的主要模型。

地表参数的遥感反演方法，旨在研究从遥感观测数据和模型估算地表参数的反演方法，解决估算中的原理和算法问题。遥感反演问题源于对复杂地表的精确建模需要更多的模型参量，而遥感观测信息量相对有限，造成用遥感数据通过模型估算地表参量成为一种从有限数据估算大量模型参量的“病态”反演问题。迄今，将地理学原理与数学物理方法、计算技术相结合，积累和应用表达模型参量和地表特征的先验知识，作为遥感反演信息量的补充，是解决这一问题的主要思路。

遥感实验技术，主要指与遥感观测配合对地表时空多变参量进行地面测量的实验技术，以获取地表参数的真值数据为目标。遥感验证方法，指用地表参量的地面实测数据作为参考值，检验遥感建模精度和地表参量遥感估算精度的方法。其中的难点在于如何得到对遥感像元尺度的模型、参量有代表性的地面参考真值。由于遥感像元的空间分辨率可以米到公里级，因此实验技术的研究、仪器设备的研制，均需面向遥感像元尺度地面真值的获取。

与上述三种研究均有密切关系的是，定量遥感基础研究强调在遥感像元的观测尺度上对遥感面状信息的地学理解，研究在局地尺度上定义的概念，总结、推导出的定律、定理在遥感像元尺度上的适用性，发展遥感模型和地表参数的提取方法。而研究地面测量数据的观测尺度与遥感像元尺度之间的尺度转换，也是验证方法研究中重要的一环，曾作为遥感真实性检验的重要研究内容之一。

定量遥感以从遥感观测数据中定量获取时空多变地表参量的信息为目的，几十年来遥感基础研究的成果采用定量遥感方法估算的各种地表参量，正在以全球遥感数据产品的形式，为人类提供着大量地表特征参量的时空变化信息，满足众多从科研领域到人类社会生活等方方面面的应用需求。如今，曾作为基础研究的定量遥感正在受到越来越多的关注，其意义和影响不仅在科学研究领域，也与各行业多方面的应用相互结合、互动发展。