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）。
太空系统
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
新一代雷达成像卫星被称为蜂鸟（TOPAZ，这是一个再启用的代号，曾用于荒废已久的空中侦察计划），开始发射于2010年9月21日，紧随其后的第二颗发射于2012年4月3日。两颗卫星都从范登堡空军基地发射进入620英里以上的近圆轨道。另有三颗卫星将组成第一个群，但某些功能改善被拖延至卫星的第二个群。
在过去的几年里，美国的成像卫星已经被用来监控世界各地的大量活动和设施。正如表7.1所示，它们提供了俄罗斯各类目标的图像；伊朗、伊拉克、阿尔及利亚和朝鲜的核设施；利比亚两个处于建设早期阶段的化学战争设施；以色列和南非导弹开发活动；以色列约旦河西岸定居点的建设；毒品生产设施。卫星成像的目标和使用情况可通过更多细节进行说明：
●1992年5月底，成像卫星被用于监控以色列拉马特大卫空军基地的活动，因为预期以色列可能会空袭真主党设施。然后卫星又监控了以色列于5月31日袭击黎巴嫩真主党坚塔营的余波；
●1996年，卫星在中国中部地区获得图像，显示出中国五个由B-6D轰炸机改为空中加油运油机其中的一个。据国防部情报局称，空中加油运油机使中国能够很顺利地飞入南海海域；
●中国南昌飞机公司军事综合设施的卫星照片，显示出1994年卖给中国用于民用的设备已经被转变为军用；
●1995年末，美国成像卫星探测到“印度位于拉贾斯坦邦沙漠的博格伦试验场有不寻常的异动”，“引发了对印度正计划测试某个核装置的担心”；
表7.1 美国成像卫星的目标（1990—2014）
●1995年，比尔·克林顿政府向外国领导人出示卫星图像，证明伊拉克一直在重建可以生产化学武器或导弹以及装甲车的工厂；
●1996年7月，卫星图片显示朝鲜沿着其与韩国之间的非军事区内（DMZ）增添了火力更强劲、射程更远的大炮；
●卫星图片显示，在巴基斯坦拉瓦尔品第郊区的一个工厂布局与位于中国中部湖北省的M-11火箭设施很相似；
●1996年和1997年，成像卫星探测到俄罗斯在乌拉尔亚曼托山中正在修建一个巨大的地下军事综合设施以及在同一位置的第二个军事设施；
●1998年2月，据称卫星图片显示伊拉克全国的军事力量（共和国卫队和正规军部队）都在驻地内提高自己的实战准备；
●1999年10月，美国间谍卫星拍摄到（中国）在距离台湾岛275英里处，正在修建一个人民解放军导弹基地；
●1999年5月，国家侦察局的卫星拍摄到印度军队的主要防御性打击力量单位正在将坦克、大炮和其他重型设备装载到平板轨道车上；
●2001年初，美国间谍卫星拍摄到湖北远安一家工厂外面的一个火车运载的中国短程CSS-7弹道导弹；
●2002年5月，据称美国成像卫星探测到，伊朗军事部队已经将更多空军防御导弹转移到布什尔核反应堆附近；
●2002年7月，国家侦察局的卫星探测到伊拉克塔吉附近工厂的与伊拉克生物武器计划相关的活动；
●2003年1月，据称美国卫星发现朝鲜宁边核设施有卡车似乎在将8000核燃料棒移出仓库；
●2005年4月，国家侦察局的卫星探测到在疑似核试验地点的朝鲜北部吉州地区，正在挖掘一个隧道，与巴基斯坦在1998年进行核试验所用的隧道类似；
●2006年8月，美国的一颗侦察卫星探测到货箱被运上一架位于伊朗德黑兰附近的运输机，货箱中可能是C-802反舰导弹；
●2010年1月，国家侦察局的卫星发现了散发自巴基斯坦一个新的核反应堆冷却塔的几缕蒸汽；
●2010年10月，据报道美国一颗间谍卫星探测到“在朝鲜的主要核试验地点内人员和车辆的持续活动”；
●2012年2月，据称美国正在“使用卫星和其他监视设备监控叙利亚境内可疑的化学和生物武器存储点”；
●2012年4月，据称美国一颗间谍卫星探测到朝鲜在以前进行核试验的地点挖掘了一条新的地下隧道；
●2013年1月，据称美国情报（显示通过卫星侦察手段）发现在朝鲜境内KN-08可移动导弹的移动；
●2014年5月，据称美国一颗间谍卫星探测到朝鲜“即将进行”核试验的迹象，包括覆盖试验地点某条隧道的防水油布图片。
当然，美国的成像卫星被着重用于巴尔干半岛、阿富汗、伊拉克的军事冲突之前和期间的目标。巴尔干半岛冲突期间获得的攻击后图像包括军队驻地、一个雷达设施、一个爆炸物存储设施、一个汽油产品存储设施、一个通信站、一个地对空导弹站、各安全总部、一个修理基地、一个公路桥。在伊拉克拍到的目标中，有总统的宫殿、VIP设施、大规模杀伤性武器地点、安全和情报设施以及如清真寺和炼油厂等平民地点。
20世纪90年代末，国家侦察局新一代电光和雷达成像卫星构成“未来成像体系结构（FIA）计划”。然而，由于“未来成像体系结构计划”时间表的延迟和成本的不断攀升，国家情报总监约翰·内格罗蓬特取消了该计划中的电光部分，将建造ECS-3（增强晶体系统）卫星的合同给了洛克希德·马丁公司，将蜂鸟（TOPAZ）项目留给了波音公司。2009年4月，奥巴马总统批准了新一代电光卫星计划，不仅由国家侦察局进行卫星定购（进化强化晶体系统），还增加了对商业成像的使用。2012年2月的一份预算文件要求2012和2013财政年度中有12亿美元用于以上项目。
除了国家侦察局的成像系统，还有军事机构已经开发或正在开发的系统，为军事力量提供战术成像支持。五角大楼的太空作战响应办公室（ORS）建造了ORS-1卫星，其携带的适用于太空行动的U-2高年级电光侦察系统（SENIOR YEAR Electro-optical Reconnaissance System, SYERS）相机为中央司令部提供成像。这颗卫星于2011年6月30日从弗吉尼亚州瓦勒普岛发射，进入一个40度倾角的轨道，大约在地球上方250英里。2012年1月初，它完全具备了工作能力。该卫星一进入轨道就重点关注阿富汗和伊拉克，2013年当CH-53直升机在一个偏远地点坠毁时，它向中央司令部提供了相关的图像。ORS-1预期将继续提供图像，直至2016年12月。
美国还从商业成像系统获得了相当数量的成像。过去几年中，仅有的这类系统都是低分辨率的系统，如LANDSAT（Land Remote Sensing Satellite System）陆地遥感卫星系统，它确实具备多光谱成像能力这个优点，以及法国的SPOT（Satellite Pour l\'Observation de la Terre）地球观测卫星，都只能获得分辨率约为33英尺的黑白成像。大多数新版LANDSAT能获得分辨率约16英尺的成像，而SPOT卫星分辨率仍是33英尺。在1991年波斯湾战争中，这两个系统都被用于各类不同的目的，包括识别地形的干扰（标出伊拉克军队的可能通道）和探测可能会降低前进速度的潮湿区域。
十多年来，在政府利益、放宽商业卫星分辨率限制、技术能力这几大推动力下，商业公司发射的卫星所拥有的分辨率已经能产生具有重大情报价值的成像。数字地球公司的快鸟（Quickbird）卫星发射于2001年10月，运行在280英里太阳同步轨道中（其将逐渐降至186英里，结束使用寿命），能产生最大23英寸分辨率的黑白图像。该公司的全球视界-1（Worldview-1）卫星发射于2007年9月，可以提供最低19.5英寸分辨率的黑白图像，运行于308英里的轨道中。其全球视界-2卫星发射于2009年10月，运行在477英里的轨道上并产生分辨率最低为18英寸的黑白图像。全球视界-2在单个周期内能够覆盖1万平方公里的区域，并具有快速重新锁定目标的能力。2014年8月发射的全球视界-3卫星运行于约383英里轨道中，其运行轨道低于全球视界-2，所以能产生分辨率为12英寸的图像。
数字地球公司还运营着另外三颗卫星，它们产生的成像都具备情报价值，这些卫星是公司与地球之眼GeoEye（早期的空间成像公司）合并之后继承的。伊利诺斯卫星发射于1999年9月，轨道高度423英里，返回的图像分辨率约为2.7英尺，可以直接向地面传输至十多个地面站。地球之眼-1（GeoEye-1）卫星发射于2008年9月6日，其轨道高度与伊利诺斯一致，返回的全色波段图像具备16英寸分辨率，一天能收集多达700000平方公里区域的图像。因为与数字地球公司合并，地球之眼-2的发射从2012年底推迟到2016年，其预期的分辨率为13英寸。
这类卫星不光增强了美国的情报能力，并且提供不受限地分享或公布的成像，比如叙利亚冲突、俄罗斯进入乌克兰、伊朗建设深水护卫舰、利比里亚蒙罗维亚在埃博拉危机期间的生活模式或伊朗空军基地被爆炸破坏后的情况。
国家地理空间情报局也提供了外国商业雷达成像卫星的产品，对来自国家侦察局雷达成像卫星的产品进行了补充。2009年12月，该局签订3个合同，可获得商业合成雷达成像数据和向地传输服务。提供成像卫星是意大利的COSMO-SkyMed卫星（其中3颗发射于2007年6月至2008年10月之间）、加拿大的RADARSAT-2卫星（发射于2007年12月）和德国的TerraSAR-X卫星（精度达0.1米）。南方司令部还获得了来自以色列的TecSAR卫星的雷达成像，从而得到了有关南美洲毒品活动的更多情报。
空军快速能力办公室（Air Force Rapid Capabilities Office）开发的无人驾驶飞行器X-37B属于完全不同类别的太空系统，也能够很好地用于侦察目的。它只有航天飞机的四分之一大小，高度为9.5英尺，长度为29.4英尺，翼展达14.9英尺。到2014年以前，X-37B共执行过三次任务。2010年4月22日，轨道验证机-1（Orbital Test Vehicle-1，OTV-1）首次发射，使用“阿特拉斯V”火箭。224天之后，它于12月3日着陆于范登堡空军基地。第二次任务时，OTV-2于2011年3月5日发射，在轨运行469天后，于2012年6月16日在范登堡基地着陆。在轨时，它在约206英里的高度以42.79度倾角运行，无数次经过中东领域。第三次任务时，依然是通过阿特拉斯火箭发射并降落在范登堡，使用的是翻新的OTV-1飞行器。它发射于2012年12月11日，在轨运行675天后，于2014年10月17日返回地球。所有的任务细节是保密的，只被宣称是实验性质的，但飞行器可以携带数百磅有效载荷，所以有专家提出可能它们携带着成像或其他情报搜集传感器。
有人驾驶航空系统
美国还使用各种有人驾驶航空系统进行成像搜集。这类系统可以对卫星的覆盖区域形成补充，提供快速响应能力，所产生的图像能够比秘密的卫星成像得到更为广泛的分送。此外，与受卫星轨道和地球旋转综合限制的卫星覆盖区域相比，飞机的飞行路线可以集中在一个特定的区域或轨道，从而能不受干扰地监控军队移动或难民流动。
多年来，最重要的航空系统一直是中央情报局和洛克希德公司于1954年开始开发的U-2侦察机。它于1956年被启用并于同年7月开始飞越苏联领空。U-2提供了关于机场、导弹测试和训练设施、核武器存储地点、潜艇生产地点、原子能设施的重要成像。1960年5月1日，1架U-2侦察机在斯维尔德洛夫斯克附近被击落，此后终止了飞越苏联领空的任务。
尽管U-2侦察机对苏联的行动停止了，但飞机仍被用于其他各类目标，既有飞越领空的任务，也有在某个国家的边界执行外围任务。20世纪80年代，U-2侦察机定期在尼加拉瓜拍摄军事建设和军火库，以记录该国军事力量的增长。在沙漠盾牌和沙漠风暴行动期间，多架U-2侦察机执行了超过800次飞越波斯湾地区的任务，使美国的人员能够追踪伊拉克的军队和装备建设，评估爆炸破坏情况，调查伊拉克的核、化学和生物地点，监控波斯湾区域大规模漏油情况。U-2侦察机曾2次提供了对来袭的飞毛腿导弹的预警。2009年，多架U-2执行了超过300次飞越伊拉克的任务和大约600次飞越阿富汗的任务。2010年1月，U-2搜集到有关海地地震破坏情况的大范围图像。
如今，共有27架U-2飞机，包括了国家航空航天管理局（National Aeronautics and Space Administration, NASA）操控的五架双座教练机和两架ER-2高空地球科学飞机。1992年，所有U-2侦察机都被称为U-2R，既包括了最初以TR-1为名制造的改进型飞机，也包括从1967年开始飞行的U-2R飞机。通过对机身、传感器和发动机的改造升级，所有的飞机又被重新称为U-2S。其翼展达105英尺，高度为16英尺，长度为63英尺。其标准速度为每小时超过410英里，最远航程可超7000英里，飞行高度可达7万英里以上。
这种飞机可以携带三种图像传感器，但不是一次性全部携带。其中一个传感器是一个500磅的高年级电光侦察系统（SYERS），它从一个双波段可见光/红外系统改进为一个多光谱系统。该系统的最新版本是SYERS-2C，可以在十个波段收集数据：六个可见光的，两个短波红外的和两个中波红外的。配备了SYERS的飞机还能够提供目标精确地理定位。它们具有可同时在可见光和红外波段搜集的能力，在探测简易爆炸装置方面被证明是有效的。一个SYERS系统每小时可以搜集到约60个图像。
一架配备了SYERS系统的U-2侦察机为2010年收回阿富汗赫尔曼德省中部马尔杰镇的行动做出了贡献，该区域曾一直掌握在塔利班手中。U-2侦察机探测到埋在道路上和直升机着陆地点附近的约150个疑似炸弹。
第二个成像传感器是先进合成孔径雷达系统IIA（Advanced Synthetic Aperture Radar System IIA, ASARS-IIA），目前已经采购了9个，它是全天候的、不分昼夜的、抗干扰的成像系统，用于对地面目标进行探测、定位、分类和（在某些情况下）识别。ASARS被设计用于搜集和处理分辨率为10英尺的近实时雷达成像。ASARS-IIA也有增强地面移动目标指示器（Ground Moving Target Indicator, GMTI）模式。地面站的操作者可以从8个合成孔径雷达选项和两个GMTI选项中进行选择。ASARS还能探测到埋有地雷或爆炸装置地区的被扰动的地面。
可安置在U-2侦察机上的第三个成像传感器是光学条型照相机（Optical Bar Camera, OBC），这个30英寸的焦距全景照相机能够提供分辨率低于5英寸的黑白图像，一次最多可携带10500英尺胶卷，可以拍摄约10万平方英里的区域。
所有的U-2侦察机都由位于加利福尼亚州比尔空军基地的第9侦察联队指挥，自2014年10月起，该部成为了空军第25联队的一部分。海外的小组包括驻扎在塞浦路斯的皇家空军（RAF）阿克罗蒂里基地的第1分遣队（亦称为第1远征侦察中队ERS和橄榄收获行动）；驻扎在阿拉伯联合酋长国Al Dharfa空军基地的第2分遣队（亦被称为第99ERS和第380远征联队）；驻扎在韩国乌山的第5侦察中队，飞机从这里飞越阿富汗和中东其他地区。
皇家空军阿克罗蒂里基地承担的飞行任务，包括重点关注中东地区的飞行任务、遵守条约监控飞行和在黎巴嫩上空监控真主党活动的飞行。在伊拉克自由行动期间，15架U-2侦察机从阿克罗蒂里、阿拉伯联合酋长国Al Dharfa和沙特阿拉伯的阿尔卡吉出发，共完成了169项任务。在主要作战行动的最后14天中，至少有一架U-2侦察机总是在空中，搜寻伊拉克西部的飞毛腿机动导弹。2003年4月，美军巩固对巴格达控制的4天之前，一架从阿联酋起飞的U-2侦察机在城市的北部发现了伊拉克30门大炮和3辆坦克。一名分析师向行动中心提出了预警报告，该中心负责指挥飞机袭击目标，结果，10分钟内就完成了任务。负责中东和亚洲西南部任务的U-2侦察机发现了阿富汗的土壤出现异常情况（表明有道路爆炸物），还追踪了叙利亚化学武器的动向，并沿着伊朗边境飞行和侦察。
乌山基地的3架U-2侦察机和那些可能来自日本嘉手纳空军基地的U-2一起，重点关注朝鲜和中国边境，但是时有可能会遭遇中国的战斗机，就像2011年6月它们飞到台湾海峡时遇到的情况。第5侦察中队率先接收了配备有移动目标指示器的U-2侦察机，使得监控朝鲜导弹和重型迫击炮在山洞中进出动向的任务变得轻松起来。2011年3月，从乌山起飞的一架U-2侦察机被用于拍摄日本遭受地震和海啸袭击的某些地区的照片。
2011年，多架U-2侦察机为了支持新黎明行动（Operation NEW DAWN，取代“伊拉克自由”行动成为美国在伊拉克的军事行动的名称）共飞行了215架次，并为支持“坚持自由”行动执行了839次飞行任务。2012年，多架U-2侦察机为支持太平洋司令部执行了377次飞行任务，并为支持“坚持自由”行动、中央司令部、铜沙丘行动（Operation COPPER DUNE，美国在也门阿拉伯半岛打击基地组织的行动）飞行了1522架次。
2014年，由于预算限制，美国空军宣布了系列计划中最新的U-2侦察机退役计划。空军作战司令部负责人告诉记者，“我别无选择，只能牺牲U-2侦察机”，但是他也指出，U-2的替代机型（全球鹰）在8年内无法达到U-2侦察能力的90%。该计划要求整个机群在2016财政年度内退役，但是计划遭到了国会的反对，U-2计划被暂缓，而且2016—2018财政年度的资金也被恢复。
随着苏联解体，原先被用于和配备于探测和监控苏联潜艇的海军P-3C猎户座反潜机，也开始被应用于陆上成像任务。目前海军的清单中有基于12个侦察巡逻中队（VP）的大约85架P-3C，各中队具体位置见表7.2所示。根据某个说法，P-3C已经“成为监控波斯尼亚维和和追踪阿尔巴尼亚新危机的行动中至关重要的拍摄侦察工具”。在1996年和1997年中的14个月期间，P-3C被用于324次任务，检查了2425个目标。P-3C机组人员尝试侦测塔利班和基地组织的领导人，他们为躲避美国2001年对阿富汗目标的袭击而逃到了巴基斯坦或伊朗。这些飞机也监控沿海的走私货船，这些船可能会夹带逃跑塔利班和基地组织的领导人到黎巴嫩、叙利亚、索马里或也门。2013年，P-3C也被用于也门任务。飞机还飞越菲律宾以支持反对阿布·萨耶夫组织的活动。它们也飞越巴格达、巴士拉和费卢杰。
表7.2 P-3C侦察巡逻中队（VP）的位置
P-3C飞机的底部携带着标准照相机、红外照相机（红外探测系统）和合成孔径雷达。但是，P-3C还能够提供全动态视频，有时会被用于监控护卫舰队前方50海里的活动。2007年，据称该视频经常显示出叛乱分子挖洞安放简易爆炸装置的活动。有一种小型的P-3C被称为鹰射手（EAGLE ARCHER），携带沿海监视雷达系统（Littoral Surveillance Radar System），该系统在伊拉克和阿富汗追捕叛乱分子时被证明是有效的。雷达可以追踪车辆和更小的对象，可能包括人。
海军目前正在用P-8A海神多用途海上飞机逐步取代P-3C。它所具备的传感器除了一个有源/无源声音传感器系统，还包括一个电光/红外传感器，一个逆合成孔径/合成孔径雷达，一个磁异常探测器。该飞机长度为129.5英尺，高度为42英尺，翼展为117英尺，速度为490海里每小时。它最大飞行高度能达到4.1万英尺，最远航程为1200海里，可在空中待命4个小时，能容纳9名机组人员。2019年之前计划制造109架P-8A。对现有的37架P-8A进行初步部署，产生了三个只配有P-8A的巡逻侦察中队（第5巡逻侦察中队、第16巡逻侦察中队、第45巡逻侦察中队），全部位于杰克逊维尔海军航空站。P-8A还和P-3C一起部署于第30巡逻侦察中队，也位于杰克逊维尔海军航空站。2013年12月，来自第16巡逻侦察中队的6架P-8A到达了冲绳的嘉手纳空军基地，服务于第七舰队的巡逻和侦察行动。2014年，1架P-8A被用于搜寻从吉隆坡起飞的马来西亚航空公司MH370航班。与U-2情况一样，2014年8月，一架P-8A与中国一架J-11战斗机发生了面对面的遭遇。
美国有人驾驶空中侦察机群的另一个成员是MC-12W自由飞机，一种中低高度、双引擎涡轮螺旋桨飞机。它是豪客比奇飞机公司的空中国王350和空中国王350航程延长版（ER）的军用版本。其主要任务是提供情报、监视和侦察，直接向地面军事力量提供支持。
MC-12W的翼展有近68英尺，长度超过46英尺，高度刚过14英尺，最高飞行高度为3.5万英尺。取决于原机型飞机是由350或350ER改装的，其最远航程分别为1500海里或2400海里。飞机携带一个电光红外传感器和“其他任务要求的传感器”，能够提供全动态视频。
到2012年6月，空军MC-12W机群有42架飞机。2009年6月，首架执行作战飞行的MC-12W从伊拉克巴拉德联合基地起飞，这里是第362远征侦察中队的驻地。6个月后，多架MC-12W开始抵达阿富汗。最终，共有四个MC-12W单位：位于巴拉德的第362远征侦察中队；位于加利福尼亚州比尔空军基地的第489远征侦察中队；位于阿富汗巴格拉姆空军基地的第4远征侦察中队；位于坎大哈机场的第361远征侦察中队。2011年10月为止，第4远征侦察中队飞行超过1万架次，飞行达5万飞行小时，而且据空军的一份新闻稿称，飞行任务支持了地面行动，并因此抓获或清除了超过4万个目标。2010年5月成立的第361远征侦察中队执行作战飞行达11.5万小时，侦察覆盖超过8000英里。2014年9月，第361中队执行了最后一次任务后被撤销，留下第4远征侦察中队负责阿富汗的目标。然后，2014年10月1日，第4远征侦察中队在阿富汗执行了最后的MC-12W飞行任务。2015年2月，据称空中国民警卫队（Air National Guard）正在俄克拉荷马州威尔·罗杰斯空中国民警卫队基地成立了新的MC-12W行动单位，到年底之前所拥有的MC-12W飞机“有空军作战司令部舍弃的，也有通过美国特种作战司令部争取到的”。
美军正在开发一种自由类型的侦察飞机，即增强中高度侦察与监视系统（Enhanced Medium Altitude Reconnaissance and Surveillance System, EMARSS），将携带电光传感器。和某些MC-12W飞机一样，它也以豪客比奇飞机公司的空中国王350ER双引擎涡轮螺旋桨飞机为原型。
无人驾驶飞行器
无人驾驶飞行器（Unmanned Aerial Vehicles, UAVs）的广为人知的名字是无人机，它在美国战略和战术侦察中承担了日益增长的重要性。1994年2月，中央情报局在亚得里亚海北部海岸阿尔巴尼亚的某个基地部署了一个无人驾驶飞行器单位，负责操控两个经过特别改装的通用原子公司的纳蚊（GNAT）750无人机。无人侦察飞机的主要任务是监控安置在波斯尼亚的塞尔维亚大炮。
如今，有几个无人机项目正在运行中。GNAT 750-45更被人熟知的名字是捕食者（Predator），是1994年在中央情报局指挥下飞越波斯尼亚的无人机型的强化版。捕食者的原始版本是RQ-1，飞行航程近450英里，最大高度为2.5万英尺。它携带电光合成和红外成像系统，还有合成孔径雷达。
“9·11恐怖袭击”之后，空军为捕食者配备了地狱火（Hellfire）导弹，这项工作最早的代号是“夜晚的拳头”，然后是“积极的试验”，其目的是消除探测到目标和尝试摧毁目标之间的延误。由于捕食者的武装版成为一种多用途飞机，2002年被改称为MQ-1。
被改装成MQ-1之前，捕食者在东欧完成了大量的情报搜集任务。1995年7月至11月，有三架被部署到阿尔巴尼亚的吉亚德。1996年，另外三架被部署到匈牙利的塔萨尔。1996年的夏末和初秋，部署于塔萨尔的捕食者监控了萨拉热窝附近的集体坟坑。1996年9月，无人机还监控了波斯尼亚的大选活动，10月监控了维和部队的部署。成像可通过联合广播卫星（Joint Broadcast Satellites）被同时传输给在欧洲的地面指挥官和在美国的官员。1998年10月，捕食者被委派执行对科索沃的监督职责。
执行侦察任务的部队由130架MQ-1B捕食者组成。其翼展达55英尺，长度为27英尺，它们能够以81英里每小时的速度巡航，并能够最高达到2.5万英尺高度（但正常的任务高度是地平面上1.5万英尺）。在最大载荷状态下，MQ-1B能够飞行16小时。目前的版本是“中海拔、长时程”飞机，续航时间为22小时。它携带多光谱测向系统（Multi-spectral Targeting System），将红外传感器、彩色/单色日光摄像机、成像强化摄像机、激光指示器和激光照明器整合成一个单独的传感器组件。来自每个视频传感器的全动态视频可作为单独视频组，或被融合后一起观看。操控捕食者的第15侦察中队和第17侦察中队，位于内华达州克里奇空军基地。
捕食者由空军和中央情报局控制，从不同的基地起飞，收集各种目标的情报。从坎大哈以及位于贾拉拉巴德城外和信丹德空军基地的各分遣队出发的无人机，为美国在阿富汗的军事行动提供了支持。它们曾被用于获取高分辨率图像，证明利比亚政府军挖洞进入平民社区以躲避北约空中攻击。2011年11月之后，捕食者从土耳其的吉利克空军基地起飞，执行名叫“流浪者影子”的行动。无人机在伊拉克上空飞行12个小时并向土耳其武装部队传输成像，以支持他们针对库尔德工人党的行动。2012年，多架MQ-1共飞行了7797架次以支持“坚持自由”行动，238架次以支持“流浪者影子”行动，1119架次以支持非洲司令部和“莲花点唱机”行动（这是美国对2012年美国公民在班加西遇袭事件采取的行动）。2013年初，美军先是在尼日尔的尼亚美，然后在吉布提（莱蒙尼尔营）和尼日尔为非武装的捕食者建立一个基地，用于协助法国与武装分子在马里的作战。2014年5月，美国派出一个捕食者小组到乍得，帮助搜索300名被博科圣地组织绑架的女学生。捕食者也从位于埃塞俄比亚、塞舌尔和巴基斯坦的基地起飞执行任务。
更为先进的全球鹰继续执行情报搜集和侦察的无武装飞行任务。RQ-4A的最初版本于2011年退役。更强大的RQ-4B有三种型号：Block 20、Block 30、Block 40。Block 20无人机配备了增强的电光情报有效载荷，Block 30有成像和信号情报有效载荷，而Block 40则具备先进的雷达监视能力。2013年9月，有两架Block 40无人机被部署执行任务。截至2014年3月，美国空军已购买了45架全球鹰无人机。
目前正在服役的RQ-4B由位于比尔空军基地的第12侦察中队操控，该中队隶属于第9侦察联队。RQ-4B的长度为47英尺，翼展达130英尺，巡航速度为357英里每小时，最大有效载荷为3000磅，飞行航程为8700海里。全球鹰能够在6万英尺的高空停留24小时（按飞行最大半径计算）。在这种情况下，他们能够获得1900个2平方公里图像，覆盖面积达40000平方海里。数据可以被传送到下方的地面站，或传输到卫星再中继至美国或其他地点。
全球鹰的三个测试平台在“9·11恐怖袭击”之后不得不立即投入使用。2002年12月为止，全球鹰无人机为支持美国和盟国在阿富汗的行动，从阿联酋的基地起飞，执行了50多次任务，提供了1.5万个图像。2003年3月和4月，在“伊拉克自由”行动中，全球鹰向位于沙特阿拉伯苏尔坦王子空军基地的联合空中作战中心提供了关于共和国卫队坦克、军队和大炮的持续而实时的图像。此外，无人机的雷达能穿过相当猛烈的沙漠风暴探测伊拉克的动向。截至2006年2月底，全球鹰完成了超过260个针对伊拉克和阿富汗的任务，累计飞行时间超过5400小时。
从2001年底开始，至少到2006年为止，全球鹰很显然针对阿富汗目标的任务都是从位于澳大利亚南部爱丁堡的澳大利亚皇家空军基地起飞的。全球鹰执行的另外某些任务是从关岛沿着朝鲜的海岸线飞行，拍摄该国境内的目标。全球鹰其他的任务则是从西西里岛的西戈奈拉空军基地起飞，监控北非和中东的目标。2011年，多架RQ-4飞行了61架次以支持“新曙光”行动和365架次以支持“坚持自由”行动。2013年9月，日本同意接受两到三架全球鹰无人机，首要飞行任务将是在朝鲜附近搜集情报。2014年5月，第一架抵达了三泽空军基地。这架无人机此前驻扎在关岛的安德森空军基地。5月到10月之间，无人机在三泽基地更利于飞行，因为这个期间台风频繁，关岛的飞行会因此受限。10月中旬，两架无人机从三泽返回了关岛。2014年5月，至少有一架全球鹰无人机被用于搜寻被博科圣地组织绑架的女学生们。一架全球鹰被用于搜集情报，支持针对伊拉克和大叙利亚伊斯兰国（ISIS）军队为目标的空中打击行动。
预计U-2侦察机将在2019年退役，对全球鹰的多方面的升级已经被确定，包括了一个气象雷达和一个通用有效载荷适配器，后者将使全球鹰能够携带更广泛的电光和红外传感器阵列，以及U-2侦察机的光学条型照相机。
MQ-9收割者无人机也是一种“中海拔、长时程”飞机，在2.5万-3万英尺高度内可飞行14个小时。它的翼展达66英尺，长度为36英尺，能够以230英里每小时的速度巡航飞行。它携带MTS-B系统，其本质上和捕食者携带的MTS-A系统具有相同的功能。与捕食者一样，来自传感器的全动态视频可以分别观看也可以融合在一起观看。收割者由位于内华达州克里奇空军基地的第17侦察中队和第42攻击中队，以及位于新墨西哥州霍洛曼空军基地的第9攻击中队负责操控。2010年8月，编制清单上共有104架收割者，而2014年10月，空军计划在2019年之前采购最多至346架。每个收割者系统包括了四架无人机，一个地面控制站，一个卫星通信终端和支持全天候行动的行动人员。
升级后的传感器系统“戈尔贡凝视”（Gorgon Stare），计划从2010年春天开始安装在MQ-9无人机上。2010年12月30日，空军作战司令部的第53联队提交的报告草案称，该系统“操作效率不高”和存在“重大局限降低其工作效能”，包括无法实时监控地面的人和向地面传输图像时存在延迟。空军于2011年1月底称，某些问题已得到解决。2014年7月，据称空军宣布“戈尔贡凝视”系统的升级版已可投入使用。据称升级后的系统分辨率翻倍，覆盖面积增长了四倍。该系统有9个照相机，以每秒2张的拍照速度产生城市全面的图像，以及特定目标的图像。“传感器是一个全局性的，广面积的动态图像系统，能够监视直径为2.4英里的全部视野。”
MQ-9无人机自2007年以来已经多次为“海外应急行动”执行飞行任务。2011年，MQ-9飞行了2227架次以支持“坚持自由”行动；2012年，它们飞行了1889架次以支持“坚持自由”行动和“铜沙丘”行动以及中央司令部。2013年7月，位于尼日尔尼亚美的两架收割者向美国分析人员提供源源不断的视频直播，这些分析人员与法国军事官员合作以支持法国在马里北部针对圣战主义者的工作。
RQ-170哨兵无人机，有一个非正式昵称“鬼魂”，它是无尾飞翼飞机，2009年在阿富汗境内被发现后即以“坎大哈的野兽”之名被行业媒体所知。显然它是所谓“沙漠徘徊者”（DESERT PROWLER）项目的一部分，这种隐身无人机由两个单位操控：位于内华达州克里奇空军基地的空军作战司令部第432联队和第30侦察中队（从内华达的托诺帕测试场迁移而来）。显然，该机群包括20-30架无人机，翼展达45英尺，长度超过17英尺。该机型最初能够携带一个电光和红外成像组件。2009年，RQ-170配备了全动态视频。它们的工作高度是5万英尺。
RQ-170无人机一直由空军和中央情报局出面操控。2003年入侵伊拉克之前的一段时间，它们就被发现在伊拉克上空飞行。RQ-170哨兵早于2007年就出现在阿富汗。2009年，它们还被部署到韩国。2010年，从阿联酋基地起飞的RQ-170哨兵无人机显然是要飞到伊朗上空。2011年5月，当美军实施“海神之矛”行动并突袭本·拉登在巴基斯坦的院子时，一架RQ-170就在空中，提供了院子的全动态视频之后，又提供了袭击的成像，使突袭行动能够成为情报分析人员和任务策划人员的范例。
2011年底，中央情报局的一架RQ-170在伊朗坠毁，它出现在那里显然是试图监控伊朗的核设施，寻找可能与伊朗核项目相关的隧道和地下设施。尽管伊朗宣称击落了这架无人机，但美国官员称事故起因于机械故障。在考虑实施秘密任务以修复或摧毁这架RQ-170的计划之后，美国官员决定不采取任何行动，因为他们认为伊朗没有能力完成无人机复原工程。随后伊朗声称已恢复无人机的数据。RQ-170还被用于支持于2012年10月18日进行的巨型钻地弹测验，该弹被设计用于摧毁隐埋和坚固的设施。
从隐蔽世界浮现的另一个无人机是隐形RQ-180，预期于2015年开始投入使用，其明显的重点是对禁入领域或争夺领域的目标实施监视，如伊朗和朝鲜。其翼展显然超过了130英尺。可预见的是，该无人机不仅可以用于情报搜集，还能够为特殊的军事任务和中央情报局任务提供支持，可能还有战斗机行动和轰炸机行动。
许多机身大小不同、功能各异的成像无人机正在执行任务或正在研发中。捕食者的另一个版本MQ-1C灰鹰，是专为军队开发的；它将能够携带电光/红外和合成孔径雷达/地面移动目标指示器（GMTI）有效载荷。2013年2月，陆军参谋长批准将152架MQ-1C投入使用，这些无人机被分发给十个陆军部门、两个特种作战单位、陆军情报与安全司令部的两个航空搜索营。2013年11月，第160特种作战航空团接收了12架灰鹰无人机。与此同时，作为“全球鹰”的一种变体，海军的MQ-4C海神无人机正在研发中，并预期作为海军的海上巡逻和侦察系统大家庭的一员，在全球的五个陆基地点执行任务。它最初配备的传感器将提供360度电光/红外覆盖，而且在未来几年中将被添加信号情报能力。2014年4月，若干个计划要求2028年之前共采购66架无人机，其中第一架的采购将在2016财政年度中完成。