对地观测技术应用研究部的主要职责为：根据光电院战略发展规划，紧密围绕航天、临近空间和航空平台技术及载荷技术领域，开展对地观测信息处理与应用技术研究；研究提出本部门在该领域的发展方向与规划；组织人才队伍规划与建议；组织争取该领域相关任务和项目。
下设3个研究室：
新型遥感器机理技术研究室（主任：李子扬）
地面系统工程技术研究室（主任：胡坚）
数据质量检测与评价技术研究室（副主任：马灵玲）
学科方向：
1. 地面系统工程总体
遥感数据质量分析与控制技术
有效载荷数据处理技术
遥感地面应用系统业务运行管理技术
2. 激光雷达数据处理
激光三维成像处理
LiDAR点云数据处理理论与算法
主被动光学三维成像处理
3. 新型遥感器机理与应用
超光谱、微波和激光雷达等新型遥感器的性能验证、机理研究
遥感产品真实性检验研究
面向应用的多传感器优化组合分析
新型遥感器综合示范应用研究及应用潜力评价与分析
多传感器数据融合
4. 时空数据集成与智能分析
时间和空间相结合的数据模型
时空数据内插
多尺度多源时空数据集成
时空数据预测与优化