作物的長勢情況通過其生理特征體現，而生理特征又決定了作物對光吸收、透射和反射的變化，由此可以根據光譜的差異監測作物的生長狀況。植株水分、礦物質含量、葉綠素濃度和葉面積指數等這些反映作物生長狀況的主要生理生化參數，在作物不同的生長階段均有差異。綠色植物對光譜的反射特征，可見光波段受葉綠素等各種色素影響，有強的吸收帶;近紅外波段由葉片水分狀況起作用，有強的反射峰。利用遙感可以估算作物的覆蓋度和葉面積指數，而植被指數與作物分布密度呈線性相關關系，其大小由作物的覆蓋度和葉面積指數等參數決定，因而高光譜遙感可以利用植被指數進行作物長勢監測分析。

  金秀良等建立了棉花生物量和葉面積指數光譜估算模型，選取的所有植被指數與棉花葉面積指數和生物量相關性均達到極顯著水平，利用光譜特征參數實現了對棉花整個生育期的長勢變化有效監測。李衛國等利用衛星影像信息結合地面試驗數據，分析了小麥拔節期葉面積指數、生物量以及植株氮素含量3個群體質量指標與植被指數之間的關系，建立了基于歸一化植被指數、比值植被指數的小麥群體質量指標監測模型，結果顯示模型具有較好的監測性和通用性，于是研發了葉面積測定儀。
  高光譜遙感技術對植被葉綠素含量的監測從葉片級別發展到冠層級別，光譜植被指數需要進行修正。建立反射特征光譜與葉綠素含量間的關系，將有助于便攜式光譜儀的研發及其性能的改進，并為衛星遙感監測植被葉綠素含量的變化提供依據。李歡通過實驗室測量與田間觀測試驗，用手持式野外地物光譜儀獲得了柑桔在新梢萌發生長期、開花坐果期、果實膨大成熟期和花芽分化期等物候期的冠層反射光譜特征，對光譜反射率、微分光譜與葉綠素含量進行了相關分析。張金恒等對水稻葉片吸收、透射和反射光譜曲線及一階導數光譜曲線進行了比較，利用回歸分析發現了估測葉綠素a和葉綠素b含量的光譜透射率線性模型實際發生波段位置。

  除了用于農作物生長監測外，高光譜遙感在土地資源調查等方面也有很重要的應用。在濕地研究中，高光譜遙感技術用于植被群落精細分類、濕地水體信息提取、湖泊邊界劃分等。在地質找礦和礦山廢棄物監測方面，一方面可以根據不同礦物電磁反射光譜特征的不同，來分辨不同的礦物和巖性，指導區域性找礦工作; 另一方面，高光譜遙感影像可以快速準確地顯示地質環境的變化，如泥石流、崩塌、滑坡等，為礦山資源綜合調查和環境監測評價提供科學依據。