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地球空间信息科学与技术在近30多年已经得到很大的发展，但与国民经济建设和社会可持续发展以及国防安全的需求相比，还存在以下不足：（1）地理空间基准框架精度不高、现势性不强；（2）卫星导航定位系统基础设施不够完善；（3）地理空间数据现势性差，内容陈旧；（4）高分辨率遥感卫星、地面接收系统、影像处理技术与设备等完全依赖于国外，卫星遥感数据源受制于国外，获取速度慢，成本高；（5）航空摄影技术和能力相对落后，特别是缺乏全天候航空摄影基础平台；（6）地理空间信息的处理技术仍然以手工干预为主，其智能识别和自动提取、自动处理技术尚未实现，导致更新速度慢、效率低；（7）海量地理空间信息的集成管理技术还不成熟，虚拟现实、空间分析决策等关键技术还处于起步阶段；（8）地理空间信息服务的网络基础设施比较落后，数据共享的标准化程度低，数据共享机制尚未形成，地理空间信息的社会化应用受到严重制约。
在空间数据获取的手段方面，我国与发达国家的差距较大。美国、加拿大、日本、俄罗斯等发达国家以及印度、巴西等发展中国家都高度重视对地观测系统的建设，正在迅猛地发展新一代全球卫星导航系统，以便能以更高的精度自动测定各类传感器的空间位置和姿态，从而实现无地面控制的实时数据获取，使地理信息获取趋于精确化、实时化和网络化。美国与俄罗斯有自己的导航定位卫星，建立了全球空间信息的定位参考系统，而且几乎形成了美国卫星一统天下的局面。目前，最先进的卫星导航定位系统仍然是美国的GPS，免费提供服务的精度是10 m，GPS接收机基本具备了标准化、小型化、多功能、全天候、高精度、快速捕捉、稳定性高、操作方便、人机界面直观友好等特点，美国正在建设的第三代GPS的定位精度将提高到0.6 m；俄罗斯为抗衡GPS建设的GLONASS系统已经覆盖全球，其定位精度为1.5 m；日本和印度正在建设区域性的卫星定位系统。日本计划在2020年前用4颗卫星组成准天顶卫星系统，配合GPS为日本本土提供精度为1 m的定位服务，在更长的时期内，日本准备用7颗准天顶卫星建立自主的卫星导航系统。印度准备用7颗卫星组成的“区域导航卫星系统”，为印度及周边提供导航信号。我国的北斗三号基本系统已建成，目前已经开始提供全球服务，但有关的法律条文、标准体系还需完善。
在遥感卫星方面，航天运载平台和传感器技术发展迅速，光学卫星遥感影像的时间、空间和光谱分辨率不断提高。美国、法国、日本、印度、巴西、以色列、意大利等国家均有自己的对地观测卫星，种类包括气象卫星、陆地卫星、海洋卫星、测地雷达卫星、对地观测小卫星等。一个多层次、多时相、多波段、多分辨率和全天候的对地观测系统已经实用化，并逐步实现小型化、微型化。商业卫星影像的最高分辨率已达到1 m，并已具有以1 m分辨率进行全球观测、获取地理空间数据的能力。美国拥有1 m以内分辨率的卫星有IKONOS，QuickBird，WordViewl，WordView2，GeoEye-1等，其中2008年发射的GeoEye-1卫星拥有0.41 m分辨率（黑白）和1.65 m分辨率（彩色），同时具有3 m的定位精度；2009年发射的WordView2卫星分辨率为0.5 m，能够更快速、更准确地按需拍摄（300 km的距离仅需9 s），还能进行多个目标地点的拍摄；WordView3卫星是世界上最高分的遥感卫星，分辨率为0.3 m，目前正处在研制调试阶段在研发之中。
高分辨遥感卫星的全球数据获取能力越来越受到重视。以美国为首的西方航天大国通过加强卫星基础设施的持续性研发和资源整合，建立全球数据获取能力，提出了全球的空间信息基础设施建设和全球环境监测计划，高分辨率遥感卫星的行业应用已经成为国际潮流。美国、以色列、印度、日本以及欧盟等主要航天巨头纷纷推出了自己的商业化遥感卫星系统，法国、俄罗斯、日本、印度、韩国等先后发射了SPOT5、资源-DKI、ALOS、Cartosat-2B、阿里郎3号等高分辨率遥感卫星。在使用雷达获取对地观测数据方面也取得了较大的进展，由美国航天机载的InSAR、加拿大雷达卫星RadarSat-2、德国发射的雷达卫星TanDEM-X和TerraSAR-X、法国与意大利发射的4颗Cosmo-SkyMed组成的雷达遥感卫星群，它们的精度在2~10 m。在研制与发射更多更高分辨率卫星的同时，强调在轨卫星组网观测，推进全球地面接收网络建设，形成一套可全球数据快速获取和定标服务的高分卫星观测网络。随着我国“高分辨率对地观测系统”国家科技重大专项的开展实施，在轨高分卫星在数量、载荷种类和时空分辨率等方面都将得到大幅提升，全球观测能力将显著增强。我国的高分辨遥感卫星行业起步较晚，目前主要由政府主导完成，商业化进程目前仍处于探索阶段。
世界各国高分辨遥感卫星行业发展现状如下：
（1）美国。美国是最早进行遥感卫星商业化探索的国家。早在1984年，美国国家宇航局（National Aeronautics and Space Administration，NASA）就被批准开展陆地卫星（Landsat）系列卫星的商业化运营，并取得了一定的经济效益。然而，因受美国情报政策的限制，早期的NASA无法销售高分辨率卫星影像.1994年，克林顿总统签署法案，宣布解除1 m分辨率卫星影像的商业销售禁令。以此为契机，美国的商业卫星遥感业迅速发展起来。进入21世纪，全球安全形势发生重大变化。“9·11”之后，美国政府在重新大幅增加军费预算的同时，更加倚重高分辨率商业遥感卫星系统的全球情报搜集能力。2003年，小布什政府批准新法案，进一步明确了美国遥感卫星政策的目标，强调通过保持政府对商业遥感卫星活动的主导地位，维护美国国家安全利益。在具体措施方面，小布什政府推行了ClearView和NextView两大国家观测计划。由美国国家地理空间情报局（National Geospatial-Intelligence Agency，NGA）与当时美国三大商业卫星公司EarthWatch，OrbImage和SpaceImaging签约，耗资10亿美元，长期采购高分辨率商业遥感卫星影像资料。此外，布什政府还批准了分辨率0.25 m的新一代商业遥感卫星研制计划。2010年，奥巴马政府批准了新一代EnchancedView国家观测计划。由NGA与美国两大遥感卫星巨头DigitalGlobe和GeoEye分别签约，在未来10年采购总额73亿美元的高分辨率卫星影像。此举大大刺激了DigitalGlobe和GeoEye的扩张，两家公司均加快了新一代高分辨遥感卫星系统的研制和部署进程。
美国商业遥感卫星产业是在政府主导下以独立上市企业为主体开展经营活动的。这种主导作用主要体现在决策、资助、监管三方面。首先，美国政府根据对国家安全形势的评估，做出是否发展高分辨率商业遥感卫星系统的战略决策。其次，美国政府为本国商业遥感卫星公司提供主要的资金支持。长期以来，NGA的订单占DigitalGlobe和GeoEye总收入的70%以上。最后，美国政府通过“快门控制”机制，掌握高分商业遥感卫星数据采集和销售的控制权，维护国家安全利益。
以独立上市企业为主体提供商业遥感卫星的运营服务模式，体现了美国经济结构和军工体制的重要特点。美国军事工业与资本市场历来关系密切，洛克希德·马丁公司、波音公司、雷神公司、诺思罗普·格鲁曼公司和通用动力公司等五大军工巨头均为纽约证券交易所上市公司。DigitalGlobe和GeoEye分别是纽交所和纳斯达克上市公司。高效的企业组织和发达的金融市场为美国军事工业以及遥感产业的发展注入了强大的驱动力。
（2）以色列、印度、日本等国及欧盟。法国是最早涉足商业遥感卫星领域的国家之一。从1986至2014年，法国航天研究中心（French Centre National d’Etudes Spatiales，CNES）先后发射了7颗Spot卫星。目前，法国的商业遥感卫星活动是在欧盟框架下，由欧洲宇航防务集团（European Aeronautic Defense and Space Company，EADS）Astrium公司的子公司——Spot Image公司负责实施的。2009年EADS批准了Astrium公司采购SPOT系列后继星SPOT-6/7的计划，以便维持Spot Image公司业务的连续性。SPOT-6和SPOT-7已经分别于2012年和2014年成功发射升空，分辨率均达到1.5 m。此外，法国还于2011年和2012年成功发射了0.5 m分辨率的军民两用Pleiades双子星。
由以色列两大国防承包商——以色列飞机工业公司和艾比特系统公司牵头组建的ImageSat国际公司所负责运营的EROS-A/B卫星分别于2000年和2006年发射升空，可分别提供1.8 m和0.7 m分辨率的全色影像。其中，EROS-B的投入运营打破了美国对亚米级商业卫星影像的垄断。EROS系列卫星以高机动性著称，主要应用于测绘制图、灾害评估、环境监测以及军事侦察等领域。
印度空间研究组织（Indian Space Research Organisation，ISRO）下设Antrix公司所负责运营的CartoSat-2制图卫星于2007年1月成功发射，可提供0.8 m分辨率全色影像。该卫星是继以色列EROS-B后，全球第二颗由非美国机构运营的亚米级商业遥感卫星。ISRO又于2008年和2010年分别发射了0.8 m分辨率的CartoSat-2A和CartoSat-2B卫星，形成了全面的高分对地观测能力。目前，ISRO正在研制卫星Cartosat-3，计划该卫星对地观测分辨率达到0.25 m.
日本宇宙航空研究开发机构（Japan Aerospace Exploration Agency，JAXA）研制的先进陆地观测卫星（Advanced Land Observing Satellite，ALOS-1）于2006年1月发射升空，卫星全色分辨率2.5 m。ALOS-1影像主要供商业使用，可用于制图、区域观测、灾害监测和资源调查等用途。2011年4月，ALOS-1卫星功能失效寿终正寝。2014年5月，后继ALOS-2卫星成功发射升空，目前投入商业运行。
以色列、印度、日本等国及欧盟商业遥感卫星产业的发展同样体现了政府主导的特点，但在具体运营模式上与美国略有差异。在政府作用方面，这些国家与美国的差异主要在于两点：一是，这些国家商业遥感卫星的研制和部署成本一般由政府或军工部门直接承担，遥感卫星运营企业只负担运行维护和数据销售等后期运营成本；二是，政府在协调本国军、政、产、研等相关部门，推动商业遥感卫星的研制、部署和应用方面，扮演比美国政府更重要、更主动的角色。在运行模式方面，这些国家的商业遥感卫星运营主体大多未独立上市。法国Spot Image和以色列ImageSat附属于本国军工企业；印度Antrix附属于政府航天机构；日本则由政府航天机构直接负责遥感卫星的商业化运营，日本宇宙航空研究开发机构的作用类似于早期的NASA.
（3）中国。自1975年我国发射返回式遥感卫星一号以来，已陆续发射了陆地资源、气象、海洋、环境与灾害监测四大系列遥感卫星，初步构建起多分辨率、多谱段、稳定运行的卫星对地观测体系，并在国土资源、海洋、环境、气象和减灾等领域开展了不同的应用。2012年1月资源三号测绘卫星发射升空，分辨率达到2.1 m.2013年4月发射的高分一号卫星达到了2 m的全色分辨率。2014年8月发射的高分二号卫星的全色分辨率优于1 m，这标志着我国的民用高分卫星首次达到亚米级的高分辨率。近年来，我国多颗高分卫星的成功发射为国家开展基础测绘和地理国情监测提供了稳定可靠的卫星数据源保障。我国民用高分辨率遥感卫星有高分系列的高分二号（0.8 m）和高分一号（2 m）、资源三号（2.1 m）、资源一号02C（2.3 m）等。根据我国“高分辨率对地观测系统”重大专项的规划，我国将于2020年前发射多颗类似的高分卫星，组网观测，实现时空分辨率的精细化。
在卫星运营方面，民间资本开始进入遥感卫星产业。2005年7月，国内运营商从英国引进的“北京一号”小卫星由俄罗斯火箭发射升空。卫星全色分辨率4 m，可向北京市有关部门提供遥感影像，供城市规划、环境监测、工程和土地利用监测等使用。在国外遥感卫星数据代理方面，近年来国外商业遥感卫星纷纷抢滩中国，国外主要的商业遥感卫星运营商目前在我国都设立了代理机构，均有较为固定的客户群，业务稳步增长。
从总体上说，我国遥感卫星技术取得了很大成就，但在民用高分辨率遥感卫星技术及商业化应用方面仍处于相对落后的状态。我国于2014年8月发射的民用遥感卫星全色分辨率只有1 m，落后于1999年美国发射的商业卫星IKONOS、2008年印度发射的CartoSat-2A卫星的分辨率水平。同时，我国现有的资源系列卫星体系也存在卫星立项与实际应用不相适应、地面系统自成体系、业务应用时断时续、产业化发展缓慢、商业化运行程度低等诸多问题。可以说，民用高分辨率遥感卫星技术及其商业应用已成为中国航天的一大“短板”。在这一领域，我国未能展现出与自身的运载火箭和载人航天能力相一致的水准，与其他主要航天大国差距显著。
现今，卫星成像正向着高分辨率发展。美国民用高分卫星最高分辨率已达0.31 m，其他航天大国也都在技术研发上紧跟其后，包括法国和以色列在内的多个国家的高分卫星在近几年内也达到了1 m以内的分辨率。与此同时，欧美发达国家在地理空间数据计算机处理方面已经形成了实用化的软件、功能强大的数据库系统和相应的产业，遥感数据可以快速转化为地理空间信息，这已经成为一些国家（如美国）的主要地理信息产品形式。
相比之下，我国对遥感数据的处理与利用远远落后于发达国家。数据处理主要停留在计算机环境下的人工处理与判读，遥感数据处理软件基本上依赖进口，国产软件在国家扶持下市场占有率虽不断提高，但从总体上看，其功能、性能等方面均难以与国外软件相抗衡。虽然数字摄影测量系统已居世界先进地位，但地物描绘仍然是手工作业。在图纸数字化方面，目前只能实现单要素多版图纸的自动扫描矢量化，对于多要素图纸仍然是扫描后手工屏幕矢量化，工作效率低。空间数据的自动化智能化处理技术水平较低，严重制约了数据的生产、处理和更新。
空间数据管理也主要采用国外的数据库管理系统，目前市场上占据主导地位的遥感图像处理软件主要是国外的产品。地理空间信息产品生产和更新系统功能不够完善，实用化程度偏低，自动化、智能化水平不高，遥感影像解译，尤其是高分辨率全色（黑白）图像的解译，主要还靠目视判读，自动识别影像上的地物并将其自动矢量化的技术还不成熟，高光谱影像和微波雷达数据处理的软件还没有达到实用化水平。
在空间数据管理方面还存在一些问题，例如：（1）对分布式大容量空间数据，尤其是对遥感影像和数字高程模型数据的管理技术开发研究不够，目前尚难以表达和管理真三维数据和时态数据，从而影响了地理空间信息数据库的建设、管理和应用；（2）空间数据压缩技术不够成熟，空间数据标准化滞后，开放式、网络化分发服务体系尚未建立；（3）空间数据管理与显示技术落后，数据的开发和增值服务水平较低；（4）地理空间信息和专题统计信息的整合和一体化管理技术亟待提高；（5）基础地理空间数据的安全保密政策和信息共享机制缺乏。
国际地理信息系统已经基本实现了软件的分化，GIS软件由功能处理模块发展为组件式GIS，并可以使GIS功能嵌入其他软件，也可将其他软件的功能引入到GIS，实现计算机辅助设计（computer aided design，CAD）、多媒体、通信技术等的融合，推出了用于国家大型工程的GIS和WebGIS。GIS与面向对象技术结合，实现了静态、固定的系统结构到动态、可重组系统结构的转移；GIS与互联网结合，完成了以系统为中心向以数据为中心的使用方式的转变。而我国在GIS方面存在重理论研究、轻产品开发的倾向，除个别小型GIS软件接近国际同类软件的水平外，尚未形成商品化程度高、市场竞争力强的成熟产品。
随着大地测量信息获取手段从静态到动态、从地基到天基、从区域到全球的迅速发展，大地测量的精度将显著提高，应用领域将更为广泛。大地测量基准框架向全球一致的地心、三维、动态和综合多功能方向发展，空间大地测量将成为基准框架建立和维持的主要理论和技术支撑；基于导航定位卫星系统的星载、机载、船载和车载大地测量技术将成为基准框架技术服务的热点。重力场探测将致力于发展卫星和近地探测技术，特别是卫星跟踪和卫星重力梯度测量技术；提高精度和分辨率依然是未来地球重力场探测的主要目标；GNSS水准方法已渐成为精化区域性大地水准面和探测局部重力场精细结构的重要手段。大地测量在地球动力学研究、灾害监测和预报等方面的应用将得到进一步发展。
航空航天影像信息获取手段朝着多平台、多时相、多传感器、高分辨率、高光谱和快速移动的方向发展，建立天基、空基、地基有机结合的空间信息快速获取体系成为热点。航空运载平台和数码航空摄影系统的功能及性能不断增强，除了采用数字航空摄影相机，还集成了更加精确的惯性导航和定位系统，可提供无控制或少量控制点下的测图能力。增强型数码航空摄影系统朝小型化、高分辨率和立体化发展。航空机载干涉雷达、激光雷达等测量技术及装备发展迅速，集成化程度更高，功能和性能更加稳定。
高分辨率卫星遥感影像将成为地理空间信息获取与更新的主要数据源，小卫星群对地观测数据获取系统等将得到较快发展；遥感影像的分辨率，以及对遥感影像自动判读的精确性、可靠性和定量量测的精度都会有极大的提高，可实现无地面控制的三维信息提取和地形测图；多传感器的航空摄影数据获取系统、干涉合成孔径雷达测量（InSAR）系统、机载雷达成像测图系统和以激光测距系统（light detection and ranging，LIDAR）、微波遥感、激光成像雷达、双天线SAR系统、数字摄像机以及GNSS/ INS为主体的机载三维数字摄影测量系统等多种数据获取手段将得到迅速发展，并将实现全天候、无地面控制的空间数据的快速获取。
空间信息的处理正在由人工干预为主、自动化为辅的方式向自动化和智能化方向发展。航空航天遥感数据融合与处理系统以及自动化、智能化信息解译与信息提取将得以实现，并建立智能化时空数据处理和分析模型，在AI理论支持下对时空信息进行处理和分析，使管理水平、决策系统智能化。例如，在智能交通系统（intelligent traffic system，ITS）中，通过采用电子技术、地理信息系统技术、通信技术等高新技术对传统的交通运输系统及管理体制进行改造，形成一种信息化、智能化、社会化的新型现代交通系统。另外，虚拟现实、多媒体等技术将进一步融入地图制图技术方法和工艺流程中，从而构成新的地图制图技术系统；地图信息的自动综合和基于卫星遥感信息的地图更新技术将迅速发展；网络化的地理信息数据生产与管理技术也将尽快实用化。
空间信息处理装备逐步实现自动化和智能化，一站式多源数据综合处理能力大幅提升。地理空间数据管理在先进的计算机技术和网络技术支撑下，向信息共享、互操作和网格化方向发展，海量空间地理信息数据管理方式发生了重大变化，三维空间数据管理成为发展重点。在数据管理方面，海量、多维、多源空间数据的组织、存储和管理技术以及开放地理信息系统的互操作技术等将迅速发展，空间数据和属性数据的一体化管理将得以实现；动态、多维、网络GIS的综合分析功能和知识挖掘技术水平将得到显著提高；GIS与虚拟现实技术、多媒体技术、办公自动化技术、决策支持技术等进一步的结合，将大大扩展地理空间信息的应用领域。在地理空间信息服务方面，网络环境下的地理空间信息分发服务关键技术将得到解决，多维动态、多分辨率地理空间信息数据资源的各种整合、集成和深加工技术将不断进步；基于网络互操作的地理空间信息共享技术将大大促进地理空间信息的全社会应用，实现地理空间信息服务的社会化。