Kaukokartoituksen ja kuvankäsittelyn käyttö on keino saada tietoa kohteesta kaukaa ja tehdä siitä kuva. Lentokoneiden, satelliittien ja avaruusalusten anturit ja kamerat keräävät tietoja mittaamalla, kuinka valosäteilyn signaalit – nimeltään sähkömagneettinen säteily – ovat vuorovaikutuksessa maan pinnan kanssa. Kuvankäsittelijä käyttää näitä tietoja luodakseen tieteellisiä kaavioita, maantieteellisiä karttoja ja ilmakuvia.
Kun sähkömagneettinen tai valonsäteily osuu esineen pintaan, se voi heijastua tai imeytyä. Sähkömagneettinen säteily voi heijastua kulmassa heijastavassa heijastuksessa tai hajallaan moniin säteisiin. Imeytynyt sähkömagneettinen säteily muuttuu lämpöenergiaksi, joka nostaa kohteen pintalämpötilaa. Kaukotunnistuslaitteet havaitsevat, miten sähkömagneettinen säteily heijastuu tai absorboituu, ja muuntaa ne tiedoiksi, jotka kuvaprosessori muuttaa digitaaliseksi kuvaksi.
Sähkömagneettinen säteily voidaan havaita kameran valoherkällä kalvolla tai elektronisilla antureilla. Valoherkkä kalvo käsitellään valoreaktiivisella liuoksella, joka reagoi kemiallisesti valon osuessa kuvaan. Elektroniset anturit tallentavat sähkömagneettisen säteilyn tasot ja välittävät ne datana. Tiedot sijoitetaan kaksiulotteiseen, suorakulmion muotoiseen ruudukkoon, jota kutsutaan rasteriksi ja joka koostuu neliöyksiköistä, joita kutsutaan pikseleiksi tai soluiksi. Jokainen pikselin numero edustaa erilaista kirkkaustasoa.
Kuvankäsittelijät käyttävät näitä tietoja, joita kutsutaan raakatiedoiksi, korjaamaan kuvassa mahdollisesti esiintyviä vääristymiä. Vääristymä voi johtua kuvankäsittelylaitteesta tai ilmiöstä ympäristössä. Radiometrinen korjaus korjaa epätasaisen anturin vasteen kuvassa. Geometrinen korjaus korjaa tiedon avulla maan vääristymän aiheuttaman kuvan vääristymän.
Kun kuvantamisprosessori on korjannut mahdolliset vääristymät, se määrittää signaalin spektrisen luonteen. Sen spektrihahmo sisältää näkyvän valon, infrapunavalon, lämpöinfrapuna- ja tutkan. Monispektrinen kaukokartoitus on prosessi, jossa havaitaan säteilysignaalit, määritetään signaalin spektrinen luonne, suodatetaan se eri valon aallonpituuksille ja luodaan kuva edustamaan aallonpituuksia.
Objekteilla on ainutlaatuiset spektraaliset allekirjoitukset tai spektrinen heijastuskyky. Tutkijat käyttävät spektrialauksia kuivan maaperän, kasvillisuuden ja vesistöjen havaitsemiseen. Kaukokartoituksella ja kuvankäsittelyllä luotuja kuvia käytetään ennustamaan säätä ja tekemään topografisia karttoja. Kaivos- ja geologia -alueet käyttävät kaukokartoitusta ja kuvankäsittelyä malmien ja öljyn etsimiseen.