空間光學是利用航天飛機、衛星、飛船、空間實驗室、空間站等空間飛行器，利用光學手段對目標進行遙感觀測和探測的科學技術領域。主要手段是把光波作為信息的載體收集、儲存、傳遞、處理和辨認目標信息的光學遙感技術。

空間光學的優勢有很多，一是對地觀測優勢，空間光學可以對地球環繞觀測地球的每一個角落，可以對地表成非常清晰的像，對于大氣觀測，災害預報，環境監測，資源探測等方面有很大的優勢。二是太空沒有國界的限制，地表100公里以上的區域還是一片各方都可以涉足的無主之地。三是對外觀測，過去人們曾經建過很多地面望遠鏡，但是地面望遠鏡受到大氣擾動的影響，達不到望遠鏡的衍射極限分辨率。空間望遠鏡處于真空環境下，受到大氣擾動小，更有利于達到望遠鏡的衍射極限分辨率。

空間光學遙感儀器的主要技術指標有以下幾項：

1）空間分辨率

空間分辨率是指遙感圖像上能夠詳細區分的最小單元的尺寸或者大小，是用來表征影響分辨地面目標細節的指標。空間分辨率所表示的尺寸、大小，在圖像上是離散的、獨立的，它反映了圖像的空間詳細程度。空間分辨率越高，其識別物體的能力越強。

目前的空間遙感儀器基本上都是采用CCD或者CMOS作為探測器收集信息的，如果地面分辨率為1m，意味著CCD的一個像元對應地面寬度是1m。

空間分辨率示意圖（資料來源：上帝之眼）

2）調制傳遞函數MTF

從信息角度來看，光學系統作為一個信息系統，輸出的信息相對于輸入的信息肯定會丟失一部分。我們常常使用對比度來表征這種信息，即MTF=（輸出圖像的對比度）/（輸入圖像的對比度），由于輸出圖像的對比度總是小于輸入圖像，所以MTF總是處于0-1之間。再根據不同的空間頻率，即可獲得系統的MTF圖。

調制傳遞函數（MTF）示意圖

3）地面覆蓋寬度

對于面陣凝視成像CCD相機來說，地面覆蓋寬度等于垂直飛行方向的CCD靶面尺寸所對應的地面寬度。對線陣CCD推掃成像相機來說，地面覆蓋寬度等于線陣CCD總長度所對應的地面覆蓋寬度。對于反射鏡擺掃成像的相機來說，地面覆蓋寬度等于反射鏡擺掃角度所對應的地面覆蓋寬度。

通常來說，地面覆蓋寬度和地面分辨率是有沖突的，地面覆蓋越寬，相機單次成像所得到的信息量越大，但同樣的空間分辨率就越差。簡單來說，就是看的范圍越大，看的越不清楚。因此需要根據要求，來對這些矛盾進行合理的分配和解決。

根據要求大致粗略分級：

a、用于全球普查、全球環境變化研究，觀測云層海洋氣象等——地面分辨率為幾公里——地面覆蓋寬度幾千公里級別。

b、用于觀測海岸線、沿海、資源探測等——地面分辨率幾百米——地面覆蓋寬度幾百公里級別。

c、用于軍事探測、城市規劃、觀測特定區域——地面分辨率幾米——地面覆蓋寬度數十公里級別

d、用于軍事詳查、觀測特定目標——地面分辨率零點幾米——地面覆蓋寬度十幾公里級別。

4）光譜分辨率

光學遙感儀器收集光信息是具有一定光譜范圍的，有些遙感器，如高光譜成像光譜儀，會從光譜的角度分析物體的目標特性。因此，我們需要光學遙感器具有一定的光譜分辨率。光譜分辨率主要體現在光譜成像的最小波長間隔，我們在使用光譜的過程中，不可能提取出單一光譜，總會具有一定的寬度，其中最小的波長區分度就是光譜分辨率。光譜分辨率和空間分辨率也有一定的矛盾，當光譜分辨率分的越細的時候，單個通道的能量就越少，因此需要的總能量越多，也就越需要更大的地面覆蓋面積，即需要對空間分辨率進行一定的妥協。

5）輻射分辨率

輻射分辨率（英文名Radiometric Resolution）是指傳感器能分辨的目標反射或輻射的電磁輻射強度的最小變化量。對于可見光輻射計，輻射分辨率表示能分辨物體的微小反射率差的本領；而對于紅外輻射計，輻射分辨率表示能分辨物體的微小溫度差的本領。

6）信噪比

信噪比又稱訊噪比，是指一個系統中信號與噪聲的比例，信號指的是來自設備外部需要通過系統處理的信號，噪聲是指該系統后產生的原信號中不存在的無規則額外信號。信噪比是光學遙感器輻射性能的重要指標。信噪比與目標的輻射和反射特性、背景特性、大氣的透過率，光學系統的口徑、相對空間、透過率，探測器的響應度、量子效率、比探測率等因素有關。

7）時間分辨率

時間分辨率是指對同一個觀測目標的重訪周期，為了觀測目標隨時間的變化情況，這個重訪周期越短越好。重復觀測同一個目標的時間間隔是時間分辨率。

時間分辨率在遙感中意義重大，利用時間分辨率可以進行動態監測和預報，可以監測植被動態、土地利用、城市變遷、沙洲累積等等，為公共事業提供實踐服務。

8）定位精度

定位精度是指光學遙感器所獲得的影像和目標真實位置之間的對應關系的精確程度。它決定于衛星姿態精度和穩定性，遙感器與衛星的相對位置的標定精度，遙感器內方位元素的標定精度等。

9）體積、重量、功耗

空間遙感器是要搭載航天飛行器的，而航天飛行器如航天飛機、火箭、空間站，其載荷能力都是有限的，所以對遙感器的體積、重量都有嚴格的要求。但是，另一方面為了實現空間遙感器的各項指標，如空間分辨率、光譜分辨率、地面覆蓋范圍等等，空間遙感器的體積和重量必然是非常大的，因此如何根據要求在其中取舍，也是一個需要思考的點。

10）壽命

空間遙感器的使用壽命要有嚴格的規定，在元器件選取、失判依據、故障分析以及備份替換、運轉模式控制等方面要進行嚴格的論證，必須在壽命之內可靠運轉。