由于石油分布的严重不均,以及全球石油需求量的不断增加,大量的石油被开采出来,通过海洋运输到世界各地,在此过程中往往伴随着严重的海洋溢油污染,这种污染对海洋环境危害极大。在海洋溢油污染治理时,需要对污染区域的油污分布信息有足够的了解。在海洋溢油探测中,多光谱溢油遥感探测可以区分真假目标,探测范围较大,但无法实现油膜厚度的精确测量,且只能在阳光充足的条件下工作;而激光诱导荧光溢油探测可以对油膜厚度实现精确测量,但其探测范围较小,且只能在夜间工作。因此两种探测方法配合使用可以实现全天候的海上溢油探测。基于这两种遥感方式,本文设计了无人机载主动与被动海上油污探测系统,主要研究内容如下:首先,分析多光谱遥感原理、多光谱图像分类方法及其评价指标,以及激光诱导荧光测量油膜厚度的原理;设计了无人机载被动油污探测系统并完成系统搭建;设计了基于激光诱导荧光溢油探测的无人机载主动油污探测系统并完成系统搭建。其次使用无人机载被动油污探测系统进行实验,分别使用最大似然法、最小距离法以及光谱角填图法对多光谱图像进行分类,得到目标区域的溢油分布信息,并对三种方法的分类结果进行精度评价。另外,通过图像拼接的方式实现溢油区域的较大范围的显示。实验证明,无人机载被动油污探测系统可以在阳光充足的条件下实现较大范围区域的油污探测,获得目标区域的油污大致分布情况。最后使用无人机载主动油污探测系统进行实验,获得不同油污的荧光光谱特征以及不同厚度油膜的荧光强度,利用改进的荧光拉曼比法对油膜厚度以及荧光拉曼比值进行数据拟合并进行误差分析。实验表明无人机载主动油污探测系统可以在夜间实现单点的油污种类以及厚度的精确探测。通过两套系统的配合使用,可以实现全天候,大范围,高精度的油污探测。