应用卫星、雷达、高塔、飞机乃至便携设备等多种设备组建一体化网络观测大气温室气体浓度，进而应用大气同化反演模型反推温室气体排放量是近年来新兴起的一项技术。同传统的基于核算、连续监测等方法相比，该技术可以从外部测算温室气体的实际排放水平而不需了解排放原理和复杂的逻辑关系，并且造假难度大，因此可以看作碳排放数据的外部校核方法。同时一体化网络观测系统可以充分发挥各种独立监测设备的特点，取长补短，因而适用范围较广，可以应用于国家、区域、园区、乃至重点排放企业的碳排放数据校核。目前，美国、日本、欧盟等发达国家和地区均已开发了碳卫星，美国、法国的部分地区开展了一体化观测网络建设，IPCC最新通过的温室气体清单指南也提出将反演估算的温室气体排放数据作为独立数据源，用于验证传统的基于排放因子法编制的温室气体清单。

我国天地空一体化观测系统建设取得突破性进展。“十三五”期间，以2016年“碳卫星”的成功发射为标志，我国相继发射了风云三号04星和高分五号卫星，并立项在研高分五号02星、大气环境监测卫星、高精度温室气体综合探测卫星以及风云三号08星等卫星，为温室气体自主遥感监测奠定了较好基础。温室气体地基遥感监测迈出探索性一步，中国科学院在合肥、深圳、河北香河等地开展了温室气体地基遥感观测。此外在飞机航测、移动车观测、探空垂直观测等方面均取得了一定进展，适用于我国生态环境系统和碳排放特征的同化反演技术也在积极推进。在我国京津冀地区的初步研究表明，天地空一体化观测系统可以对我国中小尺度的区域碳排放进行有效监测，特别是可以对重点排放源的排放水平进行外部观测，这将对提高重点排放单位碳排放数据的真实性、准确性起重要作用。