对地观测以及在其基础上发展起来的数字地球正在成为全球最具挑战性和广泛带动性的高科技领域之一。对地观测与数字地球在学科范畴上属于地球空间信息科学技术，也是地球空间信息科学技术的核心技术之一，它与纳米技术和生物技术一起被称为当今最具发展前景的三大技术领域。

　  对地观测与数字地球研究涵盖地球科学、电子学、信息学、计算机科学、通讯、控制、环境科学等多个学科领域；对地观测中心侧重从“信号与信息处理”、“地图学与地理信息系统”两个学科专业角度，研究对地观测与数字地球基础理论、新型遥感器前沿探索、航空航天遥感数据接收与处理、遥感技术的多学科应用、数字地球科学平台建设与网络化服务等。因此，它所涉及的研究方向主要包括以下几个方面：

　  研究方向一：数字信号获取与处理技术
　  该方向将信息科学中典型的信号获取、传输、存储等方面的技术集中应用到卫星地面接收系统方面。针对遥感信号的高速率、实时性、复杂性等特点，开展卫星遥感信号的获取与处理、数据格式与标准、数据自动化管理等方面的技术研究。本方向研究涉及无线电、电子技术、计算机、通讯、信息处理和自动化等专业与学科。

　  研究方向二：遥感图像处理技术
　  该方向结合信息科学中的数据处理技术，重点研究如何高效、完整地将遥感数据转换为相应的图像数据，并进行必要的系统化辐射与几何校正，使遥感数据成为其它专业人员方便使用和包含了可靠信息的标准化遥感图像；同时开展遥感数字图像的增强、变换、压缩、重建、融合等处理，以便获得更为清晰的遥感图像及其相关信息。

　  研究方向三：高性能地学计算与网络化数据工程
　  结合新型计算机软硬件体系结构，在并行处理技术、多核计算技术、图像处理技术等基础上，研究海量空间数据的快速处理和相关应用系统的工程体系；面向下一代跨领域跨部门的空间数据服务体系建设，在空间信息网格技术的基础上，研究区域规模空间数据基础设施的体系结构，开发网络化空间数据服务与应用基础设施建设所需的关键技术。

　  研究方向四：数字地球科学与技术
　  研究数字地球的科学理论、框架标准以及政策法规；研究海量空间数据的科学计算、虚拟仿真、三维环境建模技术等；研究数字地球平台数据发布、地理信息数据搜索引擎以及地球信息网络三维浏览可视化平台技术；开发数字地球科学平台系统以及相关应用模型。

　  研究方向五：光学遥感机理与应用关键技术
　  研究地物可见光－红外全波段波谱特性、光学遥感成像机理与辐射传输模型；开展天空地综合遥感试验与数据定标；研究高光谱、高空间、高时间分辨率光学遥感数据处理与信息提取等关键技术；开发专业遥感图像处理与信息系统，开展示范性应用研究。

　  研究方向六：微波遥感机理与应用关键技术
　 围绕微波对地观测理论、技术与应用开展研究，主要包括地物与微波的相互作用机理，微波遥感数据处理与信息提取技术，新型极化和干涉 SAR 数据的处理算法，以及微波遥感器与数据定标技术，并针对我国雷达遥感的应用特点，探索新型微波遥感器的应用领域，开展示范性应用研究。

　  研究方向七：遥感信息提取与多学科综合应用
　  该方向主要研究对地观测数据中信息提取的新型算法与多学科综合应用问题，特别注重海量空间数据中目标信息的自动识别、快速提取和各种专题信息的有效表达方式，提高对空间数据的信息提取和知识发现的自动化、智能化水平，深化对地观测信息在陆地、海洋、大气以及人类社会多种领域的应用以及跨学科集成信息应用研究。