随着近年来海洋资源开发速度的不断提高,大量石油的开采、运输及使用使得海洋石油污染日益严重,其中海上溢油是最严重的污染原因之一。海上溢油事故发生后,及时获取溢油种类及溢油厚度的精确信息,对于制定快速有效的控制措施具有十分重要的指导意义。激光诱导荧光技术作为一种主动光学探测技术,非接触式、速度快、精度高及其获得荧光信息的独特性,使得该技术成为目前最重要且最有效的溢油监测方法之一。首先,本文对基于激光诱导荧光及拉曼散射的海水油污检测方法进行了研究,分析了激光诱导荧光探测油污的基本原理及油膜厚度反演规律,提出改进荧光拉曼比值法测油厚原理。基于激光诱导荧光光谱技术,采用两套海洋激光遥感探测仪作为实验测量工具,搭建了远距离水面油膜测量系统,实现了油膜厚度的远距离激光荧光探测。其次,本文采用基于梯度的信息散度光谱匹配识别算法实现油膜识别,该算法能够从整体上反映荧光光谱曲线差异的同时兼顾反映局部特征的变化。在理论分析的基础上编写了基于LabVIEW的油膜识别应用程序,以实验室测得的油膜荧光光谱作为自建样本标准库,通过对不同油品油膜光谱进行实验分析,验证识别精确度。最后,以激光遥感测油膜厚度原理为依据,在实验室进行一系列油膜厚度实验并分析结果。实验证明,一些原油及重质油的油膜厚度对拉曼光有明显衰减,机油、汽油、柴油等轻油油膜对拉曼信号的衰减效果并不明显。对五种矿物油的远距离油膜厚度探测实验,采用荧光拉曼比法对油膜厚度反演并进行误差分析。最后通过柴油油膜厚度荧光遥感实验与激光衰减实验,证明理论计算遥感测油厚度参数与实际参数吻合,验证改进荧光拉曼比值法遥感测厚理论正确性,并分析该算法在遥感测油的优越性,得出适用于便携式海洋遥感探测仪的油膜厚度测量方法。