本发明涉及一种基于多光谱成像设备的溢油监测系统及方法,包括飞行设备、数据采集处理平台以及搭载在飞行设备上的多光谱成像设备。飞行设备在溢油区域上方进行巡航,多光谱成像设备在飞行设备巡航时,对溢油区域进行多次拍摄,得到每一区域的多光谱段图像。数据采集处理平台利用仿射-尺度不变特征变换算法对每一区域的多光谱段图像进行图像拼接,得到溢油区域的多光谱段图像,然后根据溢油区域的多光谱段图像,确定溢油区域中油膜的分布情况和分布面积,从而可获取水面油膜的多维高分辨率信息,完成海面油膜信息的提取与识别,实现溢油事故现场油膜面积和油膜分布信息的第一时间反馈,便于对溢油进行及时处理。