通过遥感器或传感器，在远离目标和非接触目标条件下探测目标地物，获取其反射、发射或散射的电磁波信息，并记录成影像或者点云等数据，经过对这些数据的处理和分析，确定目标的位置、形状和属性等特征，并以图形、图像和专门模型等表示。

遥感技术有多种分类方法。根据记录的电磁波来源的不同，可分为被动遥感和主动遥感；根据常用的电磁谱段不同，分为可见光遥感、红外遥感、多谱段遥感、紫外遥感和微波遥感；根据遥感平台的高度分类，可分为航天遥感、航空遥感和地面遥感；根据研究对象不同，可分为资源遥感与环境遥感两类。在更广泛的定义上，也有人将利用地震波、地球磁场、重力场、声波等信息来分析地物特征的技术归入遥感。

遥感的起源与发展与航空航天的发展密切相关。1858年，法国摄影师、记者G.F.陶纳乔在自己驾驶的气球上拍摄了巴黎的照片，这是世界上最早的在空中获取的影像。1873年，英国物理学家J.C.麦克斯韦提出了经典电磁学公式，奠定了遥感的物理基础。1909年，美国发明家、航空先驱莱特兄弟（Wright Brothers），即哥哥W.莱特和弟弟O.莱特驾驶飞机拍摄了意大利罗马附近的照片，这是第一张航空影像。1914～1918年，第一次世界大战期间，由于军事侦察的需要，航空摄影得到发展。1920～1929年，航空摄影得到继续发展，摄影测量学开始应用。1930～1940年，在德国、英国和美国出现了雷达。1939～1945，第二次世界大战期间，非可见光谱段的影像开始得到应用，同时出现了航空影像获取和解译的专业人员。1950～1959年，在军事领域遥感研究和应用得到进一步发展。1960～1970年，第一次出现了遥感（Remote Sensing）这个术语。1960年，美国发射了TIROS天气卫星，这是人类第一颗低轨道对地观测卫星。1970～1980年，数字影像处理技术得到快速发展。1972年，美国发射了陆地卫星1号（Landsat-1）。1978年，中国开展了腾冲航空遥感综合试验，标志着中国遥感事业开始大踏步前进。1981年，中国国家遥感中心成立。1982年，美国发射的陆地卫星4号上搭载了新一代的传感器：专题制图仪（TM），高光谱传感器开始出现。1986年，法国发射了SPOT地球观测卫星。1991年，欧洲航天局第一颗对地观测卫星欧洲遥感卫星1号（ERS-1）发射。1999年，中国发射了第一颗资源卫星——中巴地球资源卫星01星（CBERS-01）。20世纪末，国际上出现了全球遥感系统，激光雷达开始应用。

进入21世纪，遥感技术朝着高空间分辨率、高时间分辨率、高光谱分辨率方向发展，其应用不断深入和扩展。中国相继发射了高分系列卫星，如高分一号（第一颗高分系列卫星）、高分二号（首颗亚米级民用光学卫星）、高分三号（1米分辨率雷达遥感卫星）、高分四号（50米分辨率地球同步轨道光学卫星）、高分五号（全谱段高光谱卫星）等卫星；此外，还发射了中国第一颗自主的民用高分辨率立体测绘卫星——资源三号（ZY-3）卫星。

物体或表面特征的检测和识别意味着检测以及记录物体或表面反射或发射的辐射能材料。不同的物体以不同的方式返回不同的能量电磁光谱的波段，入射到它上面。这取决于材料特性（结构、化学和物理）、表面粗糙度、入射角、强度和辐射能的波长。

遥感基本上是一门多学科的科学，包括多种学科的结合，如光学、光谱学、摄影、计算机、电子和电信、卫星发射等技术被整合成一个完整的系统，称为遥感系统。遥感有很多阶段，每一个都是成功运作的重要因素。

遥感阶段包括：电磁辐射（EMR）的发射（太阳或自发射），将能量传输到地球表面被吸收和散射，EMR与地球表面的相互作用（反射和发射），从地表向遥感器的能量传输，传感器数据输出，遥感数据传输、处理和分析等。

遥感的基本内容主要可概括为遥感影像获取和遥感影像处理两个方面。

遥感影像获取指利用遥感传感器收集记录地物发射或反射（包括散射）的电磁波能量并形成影像的过程。在遥感影像获取中，安置传感器的平台可以是卫星，也可以是有人或无人驾驶的飞机，也可以是飞艇。遥感传感器包括以下6类。

将地物反射或发射的电磁波记录在摄影胶片上，从而获取地物的相片。这种相片也被称为模拟影像。早期的遥感影像都是用胶片式相机获取的。

利用放置在相机焦平面上的探测器阵列捕捉地物反射的电磁波信息，从而获取地物的影像。数字相机的探测器芯片通常采用两种模式之一：电荷耦合器件（CCD）或者互补性金属氧化物半导体（CMOS）。遥感成像的探测器多采用CCD芯片。CCD芯片按照线阵或面阵的方式组成探测器阵列。典型的线阵CCD相机有海克斯康/莱卡公司的ADS40，ADS80。典型的面阵CCD相机有Intergraph公司的DMC相机，Vexcel公司的UltraCamX序列数字相机以及中国的SWDC序列数字相机。

通过转动反射镜实现对地面的线扫描，通过平台的前向运动实现对地面的径向覆盖的数字传感器。光学机械扫描仪工作在可见光、近红外、热红外波段，可形成黑白（全色）、多光谱和高光谱影像。很多遥感卫星上的传感器使用的是光学机械扫描仪，例如美国陆地卫星的多光谱扫描仪系统（MSS）和专题制图仪（TM）。

主动发射指向性微波扫描地物，并接收从地物后向散射回波从而获取地物影像的传感器。包括真实孔径雷达、合成孔径雷达等。

又称微波辐射计，是接收和记录地物和环境自身发射的在微波波段的电磁辐射进行成像的传感器。微波辐射计工作在0.1毫米至3厘米的波长范围内。地物发射的微波辐射的强度依赖于地物的温度和发射率。

通过发射激光扫描地表并接收地表反射回波进行成像的传感器。

遥感影像处理的目的是为了从遥感影像中提取感兴趣的信息。遥感影像处理通常包括：①辐射处理。辐射处理通过调整影像的亮度值以改正传感器的噪声以及补偿大气引起的辐射降级，主要包括大气校正，辐射定标等。②几何处理。包括几何校正，地理编码，影像匹配、影像配准等操作。③影像增强。包括对比度增强、密度分割、边缘增强、影像镶嵌，影像融合等处理。④影像分类。根据图像特征区分不同地物类别的处理。根据是否需要训练样本，影像分类方法可归为非监督分类和监督分类。最常见的影像分类是从遥感影像上提取土地利用、土地覆盖类别信息。⑤变化检测。从不同时期获取的遥感影像中发现有关地表类别或者状况变化的信息。变化检测是最重要的遥感处理之一。很多遥感应用中需要用到变化检测。

遥感有着非常广泛的应用，主要包括：①农业方面。用于识别不同的农作物类型，估计种植面积，监测农作物长势以及健康状况，估计农作物的产量，精细农业等。②林业方面。监测森林树高，识别主要的树林种类，监测林地的郁闭度，估计生物量等。③水文方面。水深测量，水体的质量和污染情况，水下地形测量，水体面积测量，土壤湿度估计等。④灾害方面。进行地震、洪涝、干旱、滑坡泥石流、地面沉降、林火、火山爆发等灾害的灾前预警，灾情评估及监测等。⑤全球变化方面。海洋表面温度，海水盐度，冰川进退和物质平衡，碳/氮循环等。⑥环境方面。气候及天气监测，环境污染，土地利用土地覆盖制图和变化监测等。