立体观察是指通过观察立体像对来获得人造立体效应的过程。原理是人双眼的“生理视差”会产生立体视觉。当立体像对满足下列条件时，就会建立起人造立体效应；①眼基线平行于摄影基线；②左、右眼分别观察左、右像片，并“凝视”同名点；③两张像片比例尺基本一致，互差＜15％。除借助于立体观察仪器，如桥式立体镜、反光立体镜、偏振光立体镜、变焦距双筒立体镜等外，还可用互补色法（如用双投影器法或互补色像片等）来实现。最简单的是双眼直接观察，但由于人眼基距有限，观察视场小，且成像的视觉模型不稳定，眼睛易疲劳。立体观察也可看作是一种影像三维增强的过程。航空像片、侧视雷达影像、SPOT卫星影像以及高纬度地区陆地卫星MSS影像，均可用来进行立体观察，以获得地物三维影像，提高判读效果。