Die von der Sonne zugestrahlte Energie liegt überwiegend im Wellenlängenbereich zwischen 0,1 mm (1 mm = 10^{- 3} mm: Mikrometer) und 10 mm; es handelt sich also überwiegend um kurzwellige Einstrahlung (UV, sichtbares Licht, nahes und mittleres Infrarot).

Diese kurzwellige Strahlung wird von den Objekten an der Erdoberfläche teilweise reflektiert (in Abhängigkeit von der Albedo: hohe Albedo von Wasserflächen, geringe Albedo von dunklem Boden), teilweise absorbiert. Die absorbierte Strahlung erwärmt die Objekte auf der Erdoberfläche; diese senden als erwärmte Körper (proportional zu T⁴) langwellige Wärme-Strahlung (thermales und fernes Infrarot) zurück in die Atmosphäre.

Der entscheidende Ansatzpunkt für die digitale FE liegt darin, dass die Objekte an der Erdoberfläche (Pflanzen, Häuser, Wasserflächen etc.) in Abhängigkeit von ihrem Zustand die elektromagnetische Strahlung einer bestimmten Wellenlänge mit unterschiedlicher Intensität reflektieren bzw. emittieren:

Beispiel 1:

Im Wellenlängenbereich zwischen 0,4 mm (blaues sichtbares Licht) und 3,0 mm (mittleres IR) hat ein schluffig-toniger Boden eine wesentlich höhere Reflexion (Albedo) als ein sandiger Boden. Allgemein sinkt das Reflexionsvermögen der Böden mit zunehmendem Wassergehalt.

Die Stresssituation von Laubbäumen (Wassermangel, Schadstoffe) beeinflußt ihr Reflexionsvermögen: Gestresste Bäume haben im Bereich des sichtbaren roten Lichtes (0,6 mm) eine erhöhte Reflexion, im Bereich des nahen Infrarot (0,7 bis 1,0 mm) eine verminderte Reflexion gegenüber dem Normalzustand.

Dabei gibt es allerdings ein erhebliches Problem: Je nach Beschaffenheit der Atmosphäre (Wassergehalt, CO₂-Gehalt, O₃-Gehalt, Aerosole) werden bestimmte Frequenzbereiche dieser reflektierten und emittierten Strahlung ganz oder teilweise auf dem Weg durch die Atmosphäre absorbiert (in Wärme umgewandelt), so dass sie nicht oder nur sehr schwach vom Strahlungssensor registriert werden können. In einigen spektralen Intervallen ist die Transmissivität (Durchlässigkeit) der Atmosphäre jedoch so hoch, dass in diesen spektralen Fenstern die Strahlungsintensitäten durch Radiometer genau erfaßt werden können:

R Ultraviolette Strahlung (0,2 - 0,4 mm)
R Bereich des sichtbaren Lichtes (0,4 - 0,7 mm: Blau, Grün, Rot)
R Nahes Infrarot (0,7 - 1,0 mm)
R einige Intervalle im mittleren IR (1,0 - 3,0 mm)
R einige Intervalle im thermalen IR (3,0 - 15 mm).

Der Frequenzbereich, für den ein Strahlungssensor die elektromagnetische Strahlung registrieren kann, wird in der FE ein Kanal genannt.
Viele Satelliten- und Flugzeug-Systeme sind in der Lage, für ein Pixel an der Erdoberfläche die Strahlung gleichzeitig in mehreren Kanälen zu registrieren. Solche multispektralen Radiometer liefern dann Multispektraldaten mit einer hohen spektralen Auflösung.

• METEOSAT-Satellit mit 2 Kanälen
• LANDSAT-Satellit (TM) mit 7 Kanälen

Die Radiometersysteme auf Satelliten- und Flugzeugplattformen unterscheiden sich auch in anderen charakteristischen Eigenschaften:

• Passive Radiometer (Scanner) empfangen lediglich reflektierte und emittierte Strahlung. Aktive Systeme (Radar) senden Strahlung im Mikrowellen-Bereich (ab ca. 1 cm Wellenlänge) aus; die frequenzspezifische Intensität der reflektierten Strahlung wird gemessen (z.B. ERS 1).
• Höhe, Umlaufbahn, Wiederkehrzeit: Die meisten Satelliten sind nicht geostationär (36.000 km Höhe) sondern umrunden die Erde auf unterschiedlichen Umlaufbahnen mit unterschiedlichen Umlaufzeiten; dies ergibt FE-Daten mit unterschiedlicher zeitliche Auflösung.
• Je nach Höhe der Umlaufbahn und Art des Sensorsystems ist die räumliche Auflösung (Größe der Pixel am Boden) unterschiedlich.
• Die radiometrische Auflösung gibt den Wertebereich an, in den die Strahlungsintensitätswerte vom Sensorsystem umgewandelt werden (üblich sind 8 Bit, also 256 unterschiedliche Strahlungswerte zwischen 0 und 255)

Für den LANDSAT-Satelliten sind seine Konstruktion (11 kB), seine Umlaufbahn (65 kB), die spektrale Auflösung seines TM-Scanners (22 kB) und die Lage von TM-Szenen in NW-Deutschland (100 kB) dargestellt.