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在美国内战期间，北方联邦就尝试利用气球方式获取南方邦联军队部署的俯视图，但是几乎没有获得任何有价值的情报。1911年1月，圣地亚哥海滨成为第一个携带相机的飞机的拍摄目标。同年，美国陆军信号部队在其飞行训练学校的课程中添加了航空拍摄课。从1913年到1915年，美国军队在菲律宾和沿墨西哥边境飞行并执行视觉和照相侦察任务。第二次世界大战期间，美国大量使用改造后的飞机进行航空拍摄。改造后的B-24被称为F-7，内部携带了6个相机，都通过操作员的遥控触发。
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第二次世界大战结束后，随着与苏联之间出现敌对关系，美国开始沿着苏联的边境进行拍摄任务，但飞机相机可以捕捉的图像范围只在飞行路径的几英里之内。在某些任务中，飞机实际进入了苏联领空，但这些任务也无法覆盖苏联的广阔内部。结果，在20世纪50年代早期，美国开始认真探索获取整个苏联目标图像的更先进方法。因此带来了各种飞机和航天器的开发、生产和投入使用，这使得美国情报界能够通过高空图像密切监控苏联和其他国家的发展。
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自美国开始运作这类系统之后的若干年中，他们的能力在很多方面都有提升。卫星现在有更长的寿命，产生更细致的图像，能够瞬间（“接近实时地”）传输图像。飞机也能够在获得图像时立刻将图像转送出去，无人驾驶飞行器能够长时间地徘徊探测并提供被监控事件的全动态视频。
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此外，航天器和飞机的能力从限于黑白可见光拍摄发展到了使用电磁光谱的不同部分产生图像。因此，图像通常能够采集于标准可见光拍摄无法实现的环境中（黑暗，乌云覆盖）。此外，对电磁光谱不同部分的使用，无论是单独或是同时，都会扩展所能产生的目标信息。拍摄设备可以是胶片的也可以是电光的。传统的相机用胶片捕捉一个场景时，会记录场景中的所有不同物体反射的不同光级度。与之相反，电光相机则将不同的光级度转换成电子信号。每个信号被指定1个数值，这些数值被称为图像元素或像素。这个过程将一幅图像或模拟图像转换成一个可被电子传输至远处的数字图像。然后，信号可以从数字格式被重建为模拟格式。模拟信号可以显示在一个显示屏上或转化成一张照片。
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除了电磁波谱中的可见光部分，人类眼睛看不见的近红外部分也可以被用来产生图像。近红外成像和可见光成像一样，依赖于反射阳光照射的物体，而非物体自身发出的光线。因此，这样的成像只能发生在白天和没有大量的云遮盖的情况。
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产生于电磁波谱的中红外和远红外部分的热红外成像，纯粹是通过探测物体散发的热量而提供成像。因此，热红外系统可以探测潜伏构造，例如导弹发射井或地下建筑，这是由它们产生的热量造成的。由于热红外成像不需要可见光，它可以在黑暗的条件下成像，只要天空中没有云遮盖。
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使用雷达（“无线电探测和测距”的缩写）后，在白天或夜晚有云遮盖的情况下也能采集到图像。雷达成像是通过接收从一个地区或一个物体反射的无线电波并利用反射回来的电波产生目标的图像。由于无线电波不会因大气中水蒸气而衰减，所以它们能够穿透云层。
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来自搜集系统的成像被用来制作图像情报，其定义是“通过解释或分析的图像和辅助材料而获得的技术、地理和情报信息”。地理空间情报更为广泛，其定义是（强调）“对任何自然和人造特征、或者相关对象或相关活动的复原，以及与此同时获得的、具代表性的复原——位置数据”。
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搜集
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需要产生地理空间情报的图像或者成像可以通过各种各样的搜集系统获得，这些系统包括太空系统（政府和商业）和航空系统（有人驾驶和无人驾驶）。
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太空系统
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太空系统是美国情报界在制作成像时所使用的最重要的手段，这要归因于它们所能制作的数量、它们能够进入完全被拒绝范围的能力以及它们的回访能力。目前为了支持美国国家安全用户而使用的成像航天器的三个重要运营者是：国家侦察局、商业公司和太空作战响应（Operationally Responsive Space, ORS）办公室。
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曾经，唯一（为美国）制作重要成像情报的航天器是由国家侦察局操控。自1960年8月发射的拍摄侦察航天器首次成功之后，各种各样此类航天器被启用。其中一些，如KH-8（锁眼KEYHOLE-8），能对特定目标拍摄精细度极高的照片。而相比之下，KH-9则能拍摄更广阔地区的图像，使成像解读者能检查大面积区域并选择需要实施更近距离侦察的目标。此外，许多KH-9航天器还携带了一个测绘照相机。1976年12月，KH-8和KH-9系统整合成KH-11，它在1984年10月18日最后一颗KH-9的任务结束之后一直到1988年12月2日这期间，是美国所操控的唯一情报成像卫星。
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KH-11代表成像能力的巨大突破，与KH-8和KH-9不同，它可以近实时地返回图像。也就是说，KH-11是电光系统的，而不是将图像记录在胶片上，当一卷胶卷完全曝光后将胶卷容器脱离轨道。KH-11首先采用光敏二极管，然后是电荷耦合器件，其光学系统将图像转变为电子信号，信号被传输到椭圆轨道上的中继卫星，并传输到一个地面站，几乎瞬时地被转换回图像。
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KH-11第一次发射时的代号为凯南（KENNEN），从1982年起又被称作晶体（CRYSTAL），其来源要追溯到美国卫星侦察计划的早期。情报和国防系统的官员们一直认为近实时返回的图像是可取的，尤其能够满足迹象和预警的目的。但是直到20世纪60年代末，技术的发展才使得这样的系统有了现实的可能性。
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1969年，由中央情报局长直接领导的“成像需求和开发委员会”（Committee on Imagery Requirements and Exploitation, COMIREX）进行了一项研究，就近实时系统的潜在作用进行了检查与研究。该项研究审查了在古巴导弹危机、六日战争和苏联入侵捷克斯洛伐克期间，这些数据本该如何被使用的问题。这项研究最终的结果是总统决定批准了中央情报局提出的发展近实时系统的建议。
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1976年12月19日，第一颗KH-11的数字番号为5501，发射于范登堡空军基地，进入了一个164×329英里的轨道。另外4个第一代KH-11随后也成功进入轨道，1982年11月17日发射了最后一颗。卫星约有64英尺长，约3万磅重。他们沿经线方向飞行，光学系统的轴线与地球平行。KH-11的使用寿命远远超过了之前的返回胶卷式卫星，从第一颗卫星大约25个月的使用寿命增长到第一代其他四颗卫星的32至38个月，这主要因为他们使用的是光学系统，不依赖于有限的胶卷供应。
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卫星的倾角大约是97度，这意味着他们在太阳同步轨道上飞行，所以每一次卫星在某个目标之上时，太阳的角度都是相同的。在前方有一个俯视镜能够左右快速转动，允许即时调整观测的区域。这个功能带来了许多好处。一个是目标范围不光在航天器之下，还可以在航天器的侧面，或者前方数百英里。这个俯视镜除了扩展情报界监控指定目标的能力，还可以迷惑外国的否认和欺骗行动。它还能够产生立体图像，而且在较长的使用寿命下能够使“目标舱”增加1倍，从2万条输入增至4万条输入。
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1978年底，吉米·卡特总统批准了一个改进版的KH-11，至少在开始时被称为“改进型凯南”（Improved KENNEN）。最初的三个“改进型凯南”卫星于1984年12月发射，首次携带电荷耦合装置，取代了光敏二极管。最后三个于1987年10月26日进入轨道，保持运行超过七年。
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如今，有几个最初凯南卫星的后代仍在轨道上运行。一个可能来自于1988年11月至1996年12月之间发射的四颗卫星系列。这些卫星中的第二个被称为“改进型指标晶体”（Improved Metric CRYSTAL），首次携带了热红外成像系统，代号为“龙”，可以夜间成像。该卫星还携带改进的晶体指标系统，其在返回的图像上做了必要的标记，能够进行完整的地理定位以实现绘图目的。第三个和第四个也携带了龙系统，以及电光成像系统，分别发射于1995年12月5日和1996年12月20日。后者进入155×620英里的轨道，倾角为97.9度。所有四颗卫星都是从美国范登堡空军基地发射，使用“泰坦IV”助推器。2008年11月，发射于1995年的卫星脱离了轨道，但发射于1996年的卫星以97.5度倾角保持在了149×417英里的轨道中。
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媒体报道和国会证词都将最新一代的后继卫星，即增强晶体系统（Enhanced CRYSTAL System, ECS）称为增强成像系统（Enhanced Imaging System）或“8X”，因为它为人称道的能力是捕捉图像的范围（800到1000平方英里）为前一代的凯南继承者的8倍。这种增强的功能是在1991年波斯海湾战争后开发的，当时因为美国无法同时监控战场的多个重要区域而带来了重大问题。据国防情报局某官员称，只有敌人的“大型静态防御战略才允许我们以可接收的准确度追踪他们的数量和部署”。缺乏广阔、概要、几乎同步的覆盖，使得很难确定某些伊拉克单位的编制表，导致对伊拉克军队数量的高估，使得北约国家在尝试完全清除可移动的飞毛腿导弹时遇到了困难。
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ECS-1和ECS-2分别发射于2001年10月5日和2005年10月19日，后者进入了109×632英里的初始轨道，但是据说近地点将提高到171英里。除了携带“龙”红外系统和电光系统，这两颗卫星还能够延长在目标上方的停留时间和进行更快的数据传输。由于未来成像体系结构（Future Imagery Architecture, FIA）计划的推迟，第三颗ECS卫星利用备件于2006年开始建造。2011年1月20日，它装载于“德尔塔IV”重型发射火箭，从范登堡空军基地发射进入一个极地轨道。显然，后续系列“进化增强晶体系统”（Evolved Enhanced CRYSTAL System）的第一颗卫星于2011年1月20日从范登堡发射，紧随其后的第二颗卫星于2013年8月28日发射，它们以97度倾角在相近的163×607英里和167×593英里的轨道中运行。
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美国太空成像卫星系列的第二个主要部分，包括了由一个最早被称为“靛蓝”（INDIGO），然后是“长曲棍球”（LACROSSE），最后是“缟玛瑙”（ONYX）的项目开发和部署的所有卫星。该项目的后一次更名是在第一次发射之前。这些卫星不使用电光系统，它们携带了成像雷达。最早被部署的两颗卫星为人所知的数字番号分别是“使命3101”和“使命3102”。这些卫星填补了美国的一个重要能力的空白，即使目标被云层覆盖，美国情报界也能够获得成像。“使命3101”于1988年12月2日从“亚特兰蒂斯”号航天飞机上发射；“使命3102”于1991年3月8日进入轨道，装载于“泰坦 Ⅳ”号运载火箭从范登堡空军基地发射。两颗卫星分别以57度和68度倾角运行于约400英里的轨道中。“使命3101”于1997年初脱离轨道，同年10月24日，它的替代卫星成功地从范登堡基地发射进入轨道。第四颗和第五颗缟玛瑙卫星分别发射于2000年8月17日和2005年8月21日。
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第四颗缟玛瑙卫星估计重约30000磅，从范登堡发射，而第五颗则是从佛罗里达州卡纳维拉角空军场站发射的。这颗卫星被部署在一个57度、445英里的圆形轨道中，它预期至少运行至2012年。发射于1997年10月的缟玛瑙卫星则应该比其前辈具备更大的分辨率。据说它的分辨率有2-3英尺，对于第一颗缟玛瑙卫星的3-5英尺分辨率有了提升，而第一颗据说已足以辨识直径6-10英尺的弹坑。
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预设卫星的首要目的，是监控苏联和华沙条约组织的防御系统，击败云层覆盖的影响和苏联的否认、欺骗措施。但缟玛瑙卫星被证明能够在广泛的任务领域中发挥作用，比如为1996年9月海军战斧导弹袭击伊拉克防空设施后爆炸破坏评估提供图像，监控伊拉克武器存储地点，追踪伊拉克军队动向（如在1998年初共和国卫队在受到美国攻击威胁时的疏散情况）。卫星还可能被用于判断运行在水下的潜艇是否能够通过雷达成像进行定位和追踪。更近时期，它们还可能被用于追踪在阿富汗和巴基斯坦山区的车辆、探测伪装企图、识别地下工程的修建等尝试。
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