遥感技术是建立在物体电磁波辐射理论基础上的。由于不同物体具有各自的电磁波反射或辐射特性，才可能应用遥感技术探测和研究远距离的物体。理解并掌握地物的电磁波发射、反射、散射特性，电磁波的传输特性，大气层对电磁波传播的影响是正确解释遥感数据的基础。
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2.1.1 电磁波与电磁波谱
1．电磁波
一个简单的偶极振子的电路，电流在导线中往复震荡，两端出现正负交替的等量异种电荷，类似电视台的天线，不断向外辐射能量，同时在电路中不断的补充能量，以维持偶极振子的稳定振荡。当电磁振荡进入空间，变化的磁场激发了涡旋电场，变化的电场又激发了涡旋磁场，使电磁振荡在空间传播，这就是电磁波。1864年，J.C.麦克斯韦建立关于电磁场的方程组，首次在理论上证明了电磁波的存在。
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2．电磁辐射
电磁场在空间的直接传播称为电磁辐射。1887年德国物理学家赫兹由两个带电小球的火花放电实验，证实了电磁场在空间的直接传播，验证了电磁辐射的存在。装载在遥感平台上的遥感器系统，接收来自地表、地球大气物质的电磁辐射，经过成像仪器，形成遥感影象。
3．电磁波谱
γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线和无线电波（微波、短波、中波、长波和超长波等）在真空中按照波长或频率递增或递减顺序排列，构成了电磁波谱。目前遥感技术中通常采用的电磁波位于可见光、红外和微波波谱区间。可见光区间辐射源于原子、分子中的外层电子跃迁。红外辐射则产生于分子的振动和转动能级跃迁。无线电波是由电容、电感组成的振荡回路产生电磁辐射，通过偶极子天线向空间发射。微波由于振荡频率较高，用谐振腔及波导管激励与传输，通过微波天线向空间发射。由于它们的波长或频率不同，不同电磁波又表现出各自的特性和特点。可见光、红外和微波遥感，就是利用不同电磁波的特性。电磁波与地物相互作用特点与过程，是遥感成像机理探讨的主要内容。
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4．电磁波的性质
描述电磁波特性的指标 波长、频率、振幅、位相等。电磁波是横波，传播速度为3×108m/s，不需要媒质也能传播，与物质发生作用时会有反射、吸收、透射、散射等，并遵循同一规律。电磁辐射在传播过程中具有波动性和量子性两重特性。
2.1.2 电磁辐射的度量
遥感信息是从遥感器定量记录的地表物体电磁辐射数据中提取的。为了测量从目标地物反射或辐射的电磁波的能量，以伽玛射线到电磁波的整个波段范围为对象的物理辐射量的测定，其度量单位见下表。
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2.1.3 黑体辐射
1.绝对黑体
如果一个物体对于任何波长的电磁辐射都全部吸收，则该物体是绝对黑体（Blackbody）。显然，绝对黑体的吸收率为1，反射率＝0，透射率＝0，与温度和波长无关，达到最大的吸收，最大的发射。自然界不存在绝对黑体，黑色的烟煤、恒星、太阳接近绝对黑体，试验中的黑体是人工方法制成的。当电磁波入射到一个不透明的物体上，在物体上只出现对电磁波的反射和吸收现象时，物体的光谱吸收系数和反射系数之和恒等于1。实际物体的温度不同或入射电磁波的波长不同，都会导致不同的吸收和反射。
2.黑体辐射规律
a.普朗克（Planck）公式：
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c为真空中的光速；k为波尔兹曼常数，1.38*10-23 J/K；h为普朗克常数，6.63*10-34 Js;
M为辐射出射度；T温度。
b.斯忒藩-玻尔兹曼定律（Stefan-Boltzmann's Law）：该定律揭示了绝对黑体总辐射出射度随温度变化的定量关系。整个电磁波谱的总辐射出射度
M，可以用某一单位波长间隔的辐射出射度Mλ对波长λ由O到无穷大的整个电磁波段积分，用普朗克公式对波长积分，得到斯忒藩一玻尔兹曼定律，即绝对黑体的总辐射出射度与黑体温度的四次方成正比。
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c.维恩位移定律(Wien’s Displacement Law)：λmax·T＝b，
b为常数，（b＝2.898×10-3m·k）。是指黑体的光谱出射度极值对应的波长与温度T成反比的规律。实验发现，当绝对黑体的温度升高时，单色辐出度最大值对应的波长向短波方向移动。黑体辐射光谱中最强辐射的波长与黑体绝对温度成反比。如果辐射最大值落在可见光波段，物体的颜色会被看到。随着温度的升高，波长逐渐变短，颜色由红外到红色再逐渐变兰变紫。兰火焰比红火焰温度高，就是这个道理。
3.实际物体的辐射
（1）基尔霍夫辐射定律（Kirchhoff’s Law）：孤立系统中几个物体，经一定时间后，物体温度均保持恒定的事实，说明在同样的温度下，各种不同物体对相同波长的单色辐出度与单色吸收比之比值都相等，并且都等于黑体对同一波长的单色辐出度，这一定律称为基尔霍夫辐射定律（1890年）。定律表示，好的吸收体也是好的辐射体。黑体是完全的吸收体，因此也是完全的辐射体。散热器件通常都要对其表面进行“发黑”处理，以增加它的散热效果。黑色烟煤在常温下是黑色，说明它发射很弱，反射极少。一旦燃烧，温度升高，可以达到很强的发射，因而十分明亮，性质也越接近黑体。
（2）实际物体的辐射不同于绝对黑体的辐射，在相同温度下，实际物体的辐射出射度（辐射通量密度）比绝对黑体的要低。
地物发射某一波长的辐射出射度（辐射通量密度）与同温下黑体在同一波长上的辐射出射度之比，称地物光谱发射率（emissivity）(也称比辐射率)，发射率是一个数字，其值介于0和1之间，作为比较一辐射源接近黑体的程度。不同地物有不同的ε，同一地物在不同波段的波谱发射率也不同。
实际地物的发射分两种情况：a.选择性辐射体，在各波长处的发射率不同；b.灰体，在一定温度下，其各处的发射率相等。
按发射率变化情况，将地物分为以下几个类型绝对黑体、灰体、选择性辐射体和理想反射体。