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本发明公开一种基于多源数据融合的溢油探测分析方法及系统，涉及溢油监测技术。该方法包括数据采集步骤，实时采集视频图像和外界环境数据以获取当前时刻的环境特征；激光照射参数获取步骤，基于预先实验标定的环境参数映射关系利用环境特征获取激光照射参数；执行激光照射步骤，根据激光照射参数控制阵列式分布的激光发射器执行照射，采集荧光光谱并判断是否存在油膜以提取检测油膜特征；置信度计算步骤，根据单点置信度和空间一致性置信度得到最终置信度；溢油结果输出步骤，根据最终置信度与检测油膜特征计算溢油风险值并与预设报警阈值比较以触发报警。本发明实现了高灵敏度、高可靠性的海上溢油实时监测与自动报警。