Các xu hướng ứng dụng hiện nay và trong giai đoạn tới có thể được nhóm như sau: 

Chuỗi giá trị:

 Chuỗi giá trị của các ứng dụng được thu thập chỉ ra rằng dữ liệu, bao gồm dữ liệu đa vệ tinh và dữ liệu thực địa từ nhiều nguồn khác nhau, cũng như các phương pháp xử lý tiên tiến hơn để mô hình hóa, lập bản đồ và dự báo, đang bổ sung giá trị quan trọng cho các sản phẩm và dịch vụ có lợi cho xã hội. Rõ ràng là, khi người dùng được xác định rõ ràng hơn, kết quả và lợi ích có thể ngày càng được điều chỉnh theo yêu cầu của họ, nhấn mạnh tầm quan trọng của các nhà cung cấp dữ liệu và dịch vụ hiểu người dùng và ứng dụng cuối của họ. 

Sử dụng cho mục đích công cộng và sử dụng cho mục đích thương mại: 

Phần lớn trong số các ứng dụng dữ liệu trong tài liệu báo cáo của CEOS này là các trường hợp sử dụng cho mục đích công cộng, trái ngược với các ứng dụng có tính chất thương mại. Mặc dù chắc chắn có nhiều ứng dụng dữ liệu thương mại hơn ngoài những ứng dụng được trình bày ở đây, có thể nói rằng các trường hợp sử dụng công cộng chiếm áp đảo các ứng dụng của dữ liệu được cung cấp bởi các cơ quan không gian CEOS. Đối với các trường hợp sử dụng công cộng, người dùng cuối thường là các bộ, cơ quan chính phủ và chính quyền địa phương. Các cơ quan hoạt động như trung tâm dự báo thời tiết quốc gia, bảo vệ bờ biển, trung tâm giám sát băng biển,… yêu cầu khối lượng lớn dữ liệu gần thời gian thực được xử lý thành các sản phẩm và dịch vụ có tính nhất quán. 

Tích hợp dữ liệu: 

Đã có sự gia tăng các ứng dụng dựa vào việc tích hợp giữa dữ liệu mô hình khoa học và số liệu thực địa. Ví dụ, giám sát GEOGLAM trên cây trồng sử dụng dữ liệu từ các vệ tinh như MODIS (trên Aqua và Terra), Landsat-7/8, RADARSAT-2, Sentinel-1A và ALOS-2; dữ liệu khí tượng và đất đai; cũng như đầu ra mô hình tăng trưởng cây trồng. Với sự ra đời của các chương trình như Sentinel của Châu Âu đã mở ra tiềm năng lớn hơn bao giờ hết để tạo ra các ứng dụng dữ liệu mới và thúc đẩy sáng tạo thông qua việc tích hợp một lượng lớn dữ liệu từ nhiều bộ cảm khác nhau. 

Đánh giá rủi ro: 

Sử dụng các vệ tinh để đánh giá rủi ro ngày nay đã trở nên phổ biến, bằng việc dùng nguồn dữ liệu vệ tinh đó để đánh giá các kịch bản liên quan đến thiên tai, nông nghiệp, y tế. Ví dụ như khi đánh giá các rủi ro liên quan đến thiên tai tự nhiên như động đất, núi lửa, lũ lụt, sạt lở, sụt lún, .. thì sẽ sử dụng dữ liệu ảnh Radar (SAR) để thành lập các bản đồ tổn thương, cảnh báo nguy hiểm,… Với các ứng dụng trong y tế cụ thể cho các bệnh truyền nhiễm có thể lập mô hình lan truyền dịch bệnh và cảnh báo dựa vào nguồn dữ liệu có liên quan đến điều kiện môi trường như TRMM, Aqua và các vệ tinh khác. 

Cơ sở hạ tầng và thống kê cấp quốc gia: Với nguồn dữ liệu vệ tinh ngày càng trở nên tiếp cận dễ dàng từ loại miễn phí tới loại có mức phí hợp lý cộng với sự phát triển nhanh chóng của Công nghệ thông tin, người dùng hoàn toàn có khả năng thu thập và xử lý khối lượng dữ liệu vệ tinh lớn và quảng bá ứng dụng của mình trên quy mô lớn hơn nhiều. Ví dụ, Úc đang sử dụng dữ liệu vệ tinh để giám sát và quản lý trữ lượng nước và carbon ở quy mô quốc gia, còn Serbia sử dụng dữ liệu SPOT để thành lập bản đồ che phủ đất ở quy mô quốc gia. 

Khả năng mới của vệ tinh viễn thám: 

Thập kỷ vừa qua đã chứng kiến sự đổi mới lớn trong ứng dụng công nghệ quan sát Trái đất, bao gồm: Giám sát biến dạng bề mặt đất bằng phương pháp SAR giao thoa để phát hiện biến dạng vỏ trái đất do động đất và các hoạt động núi lửa; Giám sát nước xung quanh bằng các dụng cụ đo trọng lực có độ nhạy cao; Giám sát khí nhà kính (GHG) bằng bộ cảm vệ tinh GOSAT quan trắc CO2 đã đạt được độ chính xác chưa từng có là 0,5% cho phép đo nồng độ CO2, điều này mang đến sự hiểu biết mới về động lực học GHG và mối quan hệ của chúng với các hoạt động của con người.

Báo cáo của CEOS cũng chỉ ra xu hướng mới các công nghệ mới đang tạo ra những cơ hội và khả năng mới cho dữ liệu viễn thám để hỗ trợ tốt hơn cho xã hội con người sẽ tập trung vào những vấn đề dưới đây. 

Ứng dụng kép (Dual-use): 

Thuật ngữ “Ứng dụng kép” cho thấy tiềm năng của dữ liệu viễn thám được áp dụng cho cả ứng dụng dân dụng và quốc phòng. Khi độ phân giải ảnh ngày càng cao và các qui định liên quan đến phân phối dữ liệu cho các mục đích phi quốc phòng được nới lỏng, nhiều quốc gia có vệ tinh đang thực hiện ứng dụng kép. Ở Mỹ, hai nhà cung cấp dữ liệu thương mại là DigitalGlobe và GeoEye đã sáp nhập vào năm 2013 và tiếp tục được hỗ trợ bởi các thỏa thuận về thuê trụ sở với Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ. Ở châu Âu, chúng ta đã thấy các tổ chức dân sự và quân sự hợp tác và kết hợp ngân sách để đạt được các hệ thống ứng dụng kép mang tính quốc gia như liên hợp vệ tinh radar COSMO-SkyMed của Ý và liên hợp vệ tinh quang học độ phân giải cao Pleiades của Pháp. Sự ổn định về doanh thu từ các khách hàng lớn thuộc lĩnh vực quốc phòng đã hỗ trợ cho việc phát triển khả năng sử dụng trong lĩnh vực dân sự. 

Dữ liệu lớn (Big data): 

Wikipedia định nghĩa “dữ liệu lớn” là một thuật ngữ chỉ bất kỳ một tập hợp dữ liệu nào lớn và phức tạp đến nỗi trở nên khó xử lý bằng các ứng dụng xử lý dữ liệu theo phương pháp truyền thống. Các cơ quan không gian được tin tưởng về tiềm năng của vệ tinh quan sát trái đất là nguồn thông tin hỗ trợ cho nhiều lĩnh vực của chính phủ. Tuy nhiên, các cơ quan này thừa nhận rằng họ vẫn chưa giải quyết đầy đủ những trở ngại chính mà những người sử dụng dữ liệu phải đối mặt. Các công nghệ chuyên dụng và đắt tiền và các kỹ năng cần trang bị trước khi có thể sử dụng được dữ liệu vệ tinh, nhưng hầu hết người dùng không có năng lực tài chính hoặc trình độ kỹ thuật cần thiết để thực hiện xử lý và hiệu chỉnh dữ liệu, bao gồm việc chiết tách thông tin từ dữ liệu. Các cơ quan thành viên của Ủy ban Vệ tinh quan sát trái đất (CEOS) chuyên về các kỹ năng này, CEOS là tổ chức đại diện cho hơn 30 cơ quan hoạt động trong lĩnh vực không gian dẫn đầu trên thế giới, các cơ quan này cùng đầu tư hàng tỉ đô la cho hạ tầng không gian có khả năng cung cấp những hệ thống quan sát tối tân, liên tục và bền vững trên toàn cầu. Nó có ý nghĩa quan trọng đối với các cơ quan vũ trụ để đưa dữ liệu của họ đến mức trưởng thành cần thiết để làm cho dữ liệu vệ tinh có tính sẵn sàng phân tích và để khai thác các công nghệ và sáng kiến “dữ liệu lớn” giúp cho việc phân tích theo thời gian thực và khai thác dữ liệu tạo ra các sản phẩm tốt hơn.

Dữ liệu “sẵn sàng phân tích” là dữ liệu đã được tiền xử lý và tổ chức để người dùng không cần phải đầu tư thời gian và nguồn lực để chuẩn bị dữ liệu để hiệu chỉnh các thiết bị, vệ tinh và các tham số quĩ đạo. Điều này cho phép đầu tư tất cả các nguồn lực vào phân tích và khai thác thông tin. Các cơ hội mới đang nổi lên với sự bùng nổ của khối lượng dữ liệu miễn phí từ các thế hệ bộ cảm biến mới cung cấp dữ liệu phủ toàn cầu ở độ phân giải cao hơn và tiềm năng cơ sở hạ tầng và kiến trúc công nghệ thông tin và truyền thông (ICT) hiệu suất cao để khai thác tối đa những dữ liệu này.

Năm 2016, chủ tịch CEOS đã đề xuất nghiên cứu các vấn đề xung quanh các kiến trúc hệ thống dữ liệu quan sát trái đất thế hệ tiếp theo và các phương pháp tiếp cận như CEOS Data Cube và các giải pháp thương mại hóa dịch vụ xử lý và lưu trữ đám mây.

Vệ tinh nhỏ:

Ngoài các xu hướng đã đề cập trong mục Công nghệ vệ tinh nhỏ như đã nêu trên, chùm vệ tinh nhỏ sẽ được phát triển với giá thành rẻ, thời gian hoàn thành nhanh hơn các vệ tinh xây dựng thông thường hứa hẹn đem lại độ phân giải tốt hơn và tần suất chụp lặp cao hơn. Hiện tại, một số các công ty chuyên biệt đang tập trung vào phát triển chùm vệ tinh này như Skybox Imaging và Planet Labs để tạo lợi thế và đón đầu công nghệ. 

Ngoài ra CEOS cũng chỉ ra các ứng dụng viễn thám cụ thể sẽ tập trung trong những năm tới như: Giám sát Băng-Biển; Giám sát tai biến địa chất; Thành lập bản đồ rủi ro toàn cầu trong cảnh báo sớm dịch bệnh; Quy hoạch mạng lưới hệ thống đường ống dẫn; Tăng cường kiểm kê Carbon; Cải thiện khả năng dự báo sản lượng nông nghiệp 35 - An ninh lương thực và nông nghiệp bền vững; Tăng cường giám sát hạn hán; Ngăn chặn chặt phá rừng trái phép; Bảo vệ các khu nuôi trồng thuỷ sản từ mối nguy hại tảo nở hoa; Ứng dụng trong nông nghiệp: xác định diện tích, ước tính sản lượng, dự báo năng suất, dự báo, đánh giá tác động của thiên tai (khô hạn, lũ lụt), dịch bệnh; Ứng dụng trong giao thông: quy hoạch xác định các tuyến đường, duy trì bảo dưỡng hệ thống giao thông (cầu, đường, ga, cảng biển, luồng, lạch …); Ứng dụng trong an ninh – quốc phòng - Phòng tránh thiên tai ….