إن تقنية الاستشعار عن بعد تتضمن مرحلتين أساسيتين هما مرحلة جمع البيانات و هي عملية تكوين الصور الرقمية و مرحلة تحليل البيانات و تشمل المصالحة و التصنيف مرحلة جمع البيانات Data Acquisition :

تقتضي مرحلة جمع البيانات وجود مصدر للطاقة، و كما ذكرنا من قبل فإن مصدر الطاقة الأساس للمستخدم في هذه التقنية و الشمس التي ترسل الطاقة الكهرومغناطيسية في اتجاه الأرض في شكل أشعة. ثم تنتشر هذه الأشعة عبر الغلاف الجوي حتى تصل إلى الأرض ، وتسمى حينئذ الأشعة الواردة (incident radiation) ثم تتفاعل هذه الأشعة مع الهدف على الأرض فمنها ما يمتصه الهدف فيتحول إلى طاقة أخرى وهي في الغالب تكون طاقة حرارية و تسمى الأشعة الممتصة (absorbed radiation) و ينتج منها طاقة تنبعث من الجسم تسمي الأشعة المنبعثة (emitted radiation) ومنها ما يخترق الهدف ويسمى الطاقة النافذة ، (transmitted radiation) ومنها ما ينعكس من الهدف بزاوية انعكاس مساوية الزاوية السقوط وتسمى الأشعة المنعكسة (reflected radiation) وهي التي تصل إلى جهاز الاستشعار بعد مرورها بالغلاف الجوي فيحولها إلى أعداد رقمية ( digital numbers) تكون الصورة الرقمية، و إذا كان انعکاس الأشعة متشتتة تسمى الأشعة المبعثرة  (scattered radiation) .

تشير الحقائق الفيزيائية إلى أن كلا من الأشعة الممتصة والمنقولة والمنعكسة تتغير شدتها حسب طول الموجة و حسب خصائص الهدف الذي تسقط عليه الطاقة الواردة. إن هذه الأشعة المنعكسة من الهدف تمر من خلال طبقات الغلاف الجوي حتى تصل إلى جهاز الاستشعار المحمول (senser) جوا على الطائرة أو فضاء على القمر الاصطناعي. ثم يقوم جهاز الاستشعار بدوره بتقوية الأشعة المنعكسة (amplification) و التي غالبا ما تصل إليه في حالة ضعيفة خاصة مع بعد المسافة بين الهدف و الجهاز. ثم يقوم بتحسس هذه الأشعة بعد تقویتها و يحولها إلى تيار كهربائي تتناسب شدته مع شدة الأشعة الواصلة وأخيرا يسجل هذا التيار الكهربائي تسجيلا عدديا. وعليه فإن الأشعة المنعكسة من الهدف تكون قد تحولت بواسطة جهاز الاستشعار إلى مجموعة من الأعداد الرقمية تتناسب قيمها مع شدة الأشعة. وبما أن الأشعة المنعكسة تختلف شدتها حسب الهدف الذي انعكست منه كما ذكرنا آنفا فإن الأرقام التي يتم تسجيلها بواسطة الجهاز تعبر عن شدة الأشعة المنعكسة وبالتالي عن الهدف الذي انعكست منه.