應用衛星、雷達、高塔、飛機乃至便攜設備等多種設備組建一體化網絡觀測大氣溫室氣體濃度，進而應用大氣同化反演模型反推溫室氣體排放量是近年來新興起的一項技術。同傳統的基于核算、連續監測等方法相比，該技術可以從外部測算溫室氣體的實際排放水平而不需了解排放原理和復雜的邏輯關系，并且造假難度大，因此可以看作碳排放數據的外部校核方法。同時一體化網絡觀測系統可以充分發揮各種獨立監測設備的特點，取長補短，因而適用范圍較廣，可以應用于國家、區域、園區、乃至重點排放企業的碳排放數據校核。目前，美國、日本、歐盟等發達國家和地區均已開發了碳衛星，美國、法國的部分地區開展了一體化觀測網絡建設，IPCC最新通過的溫室氣體清單指南也提出將反演估算的溫室氣體排放數據作為獨立數據源，用于驗證傳統的基于排放因子法編制的溫室氣體清單。

我國天地空一體化觀測系統建設取得突破性進展。“十三五”期間，以2016年“碳衛星”的成功發射為標志，我國相繼發射了風云三號04星和高分五號衛星，并立項在研高分五號02星、大氣環境監測衛星、高精度溫室氣體綜合探測衛星以及風云三號08星等衛星，為溫室氣體自主遙感監測奠定了較好基礎。溫室氣體地基遙感監測邁出探索性一步，中國科學院在合肥、深圳、河北香河等地開展了溫室氣體地基遙感觀測。此外在飛機航測、移動車觀測、探空垂直觀測等方面均取得了一定進展，適用于我國生態環境系統和碳排放特征的同化反演技術也在積極推進。在我國京津冀地區的初步研究表明，天地空一體化觀測系統可以對我國中小尺度的區域碳排放進行有效監測，特別是可以對重點排放源的排放水平進行外部觀測，這將對提高重點排放單位碳排放數據的真實性、準確性起重要作用。