機載高光譜將成像技術和光譜技術結合在一起，在探測物體空間特征，同時對每個空間像元色散形成幾十個到上百個波段帶寬為10納米左右的連續光譜覆蓋，由光學系統、信號前端處理盒、數據采集記錄系統三部分組成，數據的回放及預處理，通過軟件在高性能的微機上完成。傳感器在可見光和近紅外區域可達數百個波段，而且測量結果以圖像方式表達出來，每一個像元均由光譜曲線組成，可以更為準確地獲取目的物的反射光譜。

焦平面探測器推掃成像原理，地面物體的反射光通過物鏡成像在狹縫平面，地面目標物的輻射能通過指向鏡，由物鏡收集并通過狹縫增強準直照射到色散元件上，經色散元件在垂直條帶方向按光譜色散，用會聚鏡會聚成像在傳感器，使用的二維面陣列探測元件被分布在光譜儀的焦平面上。焦平面的水平方向平行于狹縫，機載高光譜每一行水平光敏元上是地物條帶一個光譜波段的像，焦平面的垂直方向是色散方向，每一列光敏元上是地物。

由于高光譜成像所獲得的高光譜圖像對圖像中的每個像素都能提供一條幾乎連續的光譜曲線，其在待測物上獲得空間信息的同時又能獲得比多光譜更為豐富光譜數據信息，這些數據信息可用來生成復雜模型，來進行判別、分類、識別圖像中的材料。

機載高光譜通過高光譜成像獲取待測物的高光譜圖像，包含了待測物的豐富的空間、光譜和輻射三重信息。這些信息不僅表現了地物空間分布的影像特征，同時也可能以其中某一像元或像元組為目標獲取它們的輻射強度以及光譜特征。輻射、影像與光譜是高光譜圖像中的3個重要特征，機載高光譜這3個特征的有機結合就是高光譜圖像。