近年来，频繁发生的海洋油污染灾害和赤潮灾害给我国沿海经济带来巨大损失。在对海洋灾害的监视监测中，航空遥感是重要的监测平台。推帚式成像光谱仪(PHI)是获取高分辨率的高光谱图像的重要手段。2001年，国家海洋局等科研部门首次应用高光谱遥感监测技术对海洋赤潮进行监测研究，对中国黄渤海海域的有限目标进行了航空监测和高光谱数据获取工作，第一次获取了海上油污染和赤潮高光谱数据。具有高分辨率、波谱连续的高光谱数据，不同于以往的数据，因此有必要发展基于高光谱数据的数据处理与信息提取方法，研究高光谱数据对海洋目标监测能力。本文对推帚式成像光谱仪(PHI)的原理及在海洋监测中的应用进行了分析研究，重点以其获取的数据为研究对象，在对数据进行相关处理的基础上较为系统地研究了了以下内容：(1)赤潮与油污染水体反射光谱特性曲线的获取方法及其特征分析。文中通过对几种反射率反演方法的研究和获得的高光谱数据的特点运用基于图像特征模型的方法尝试对反射光谱特性曲线进行了反演。经过进一步对油污染水体和赤潮水体与正常海水水体的光谱特性进行分析比较，提取出赤潮水体与油污染水体的特征光谱。得出在不具备大气参数的情况下，运用基于图像特征模型的反演方法进行反射率反演及利用高光谱数据的光谱信息进行赤潮与油污染检测的可行性。(2)高光谱数据对赤潮及油污染水体海域的判别分类。文中根据高光谱数据特点，运用基于光谱信息的分析方法中的光谱角度分析法对高光谱数据中的赤潮和油污染进行了分类研究，得到了分类图像。(3)高光谱数据彩色图像合成。文中对于具有一百多个波段的高光谱遥感数据，对特定区域运用联合熵计算和主成成分分析的方法进行彩色图像的合成，并对两者的合成图像进行了、分析比较，得出利用高光谱图像数据进行海上目标监测与信息提取的可行性。(4)高光谱图像几何特征提取方法。以信息量最大的的灰度值图像为依据，确定适合目标几何特征提取的图像二值化处理和灾害发生区域边缘跟踪算法，目的是对污染发生区域的面积、周长和形状因子等几何参数做出计算。