Nuotolinio stebėjimo analizė yra vaizdų, darytų iš atokių vietų, pavyzdžiui, orlaivyje ar Žemės orbitoje esančiame palydove, interpretavimas. Įvairios vaizdo gavimo sistemos gali matyti paviršius skirtingais šviesos spektro bangos ilgiais. Vėlesnė analizė paprastai naudojama norint pamatyti vaizdą kitaip, nei mato žmogaus akis. Nuotolinio stebėjimo atveju hiperspektrinis vaizdavimas kartais yra kelių šviesos dažnių pločio nuotraukos analizės dalis. Vaizdai gali būti rodomi kaip nuotraukos, tačiau skaitmeninis vaizdo apdorojimas dažnai yra nuotolinio stebėjimo analizės dalis, nes kompiuteriai gali greitai interpretuoti duomenis.
Įprastas nuotolinio stebėjimo bangos ilgis yra infraraudonieji spinduliai. Vanduo ir augmenija dažnai atpažįstami plika akimi, tačiau potvynių ir miškų pasikeitimų atvejais matomos šviesos kartais nepakanka. Miško ar kitos augmenijos zonos infraraudonųjų spindulių vaizdas gali padėti įvertinti jo sveikatą. Tyrėjai gali stebėti miškų naikinimą laikui bėgant, atlikdami nuotolinio stebėjimo analizę skirtingu laiku darytų vaizdų analizę. Jie taip pat gali stebėti potvynių būklę ir netgi nustatyti nuošliaužų galimybę kalvotoje vietovėje.
Radaro vaizdai dažnai naudojami debesims sekti naktį. Naudodami radarą, mokslininkai taip pat gali atlikti nuotolinę žemės judėjimo analizę, kad gautų vertingos informacijos apie žemės drebėjimus ir skęstančius žemės plotus. Kompiuterinės programos dažnai gali analizuoti skirtingų spektrinių bangų ilgių vaizdų duomenis. Ta pati daugiaspektrinė analizė taip pat gali būti taikoma medicinoje, vaizduojant ląsteles ir biologinius audinius, siekiant diagnozuoti infekcijas ir ligas. Tokia laboratorinė analizė gali būti naudojama kartu su magnetinio rezonanso tomografijos (MRT) skenavimu ir rentgeno spinduliais.
Prietaisai, vadinami spektrometrais, dažnai padeda atlikti nuotolinio stebėjimo analizę. Šie instrumentai paprastai gali atlikti hiperspektrinį vaizdą, o tai reiškia, kad vaizdų juostos nuskaitomos skirtingais bangos ilgiais. Tokiems vaizdams būdingas jų fizinis plotis ir atstumas, kurį jie tęsiasi. Taip pat galima išmatuoti atspindėtą energiją, kuri lemia objekto spektrinį atsaką. Norint interpretuoti tokius duomenis, paprastai reikia žinoti, kaip tam tikros savybės spinduliuoja kiekvieną šviesos bangos ilgį.
Kompiuteriai paprastai turi gebėti identifikuoti objektus, pvz., transporto priemones, tiltus ar vandenį, kad būtų galima atlikti tinkamą nuotolinio stebėjimo analizę. Matavimo metodai paprastai turi atskirti vieną objektą nuo kito. Apdorojant skaitmeninį vaizdą, kiekvienas vaizdo pikselis yra skaitinis kaip automatinės nuotolinio stebėjimo analizės dalis. Vaizdus taip pat galima labai detaliai peržiūrėti kompiuterio ekrane – nespalvotus arba spalvotus.