近些年来,受人类日益频繁的海洋活动与环境因素的共同作用,海洋赤潮现象变得越发严重。为维护海洋生态环境,能否获取实时的海洋赤潮监测数据也成为了各临海国家治理赤潮的关键所在。目前海洋环境监测还主要以卫星遥感为主,其会受到一定的时空与天气限制。因此,本文提出一种用于机载平台实现对赤潮水体进行多光谱监测的高分辨成像系统,从而实现对赤潮海域的实时监测与治理。首先,根据调研海洋赤潮水体的特征光谱,分析和确定本文中多光谱成像的光谱通道。通过对比现有的光谱分光方式以及遥感成像手段,选定适用于机载多光谱成像的方案,同时具有适用于机载小型化、轻量化的特点。参考现有的机载平台系统制定了本文中要实现的技术指标,合理选择探测器件,考虑到包括像面照度等各方面因素的综合影响,确定了光学系统的焦距、视场角及F数等系统参数。其次,根据已论证的系统参数,通过选用双高斯结构为系统初始结构,采用ZEMAX软件完成对光学系统的设计。通过在结构中加入一对弯月透镜并通过寻找最佳非球面,提高系统的成像质量,使其满足指标要求。对设计好的光学系统进行了相关的像质评价,并对其进行了公差分析,在系统能够接受的范围内,给出合理的公差变量范围。最后,对光学系统的杂光辐射及像面成像照度进行了分析。通过建立系统的光机结构模型,在TracePro软件中对其进行杂光分析,对系统中会产生杂光的主要路径进行了抑制,为减少较大离轴角下的外辐射对成像的影响,设计了专用的遮光罩与挡光环,使成像不受杂光的影响。同时,根据已有的赤潮水体遥感数据,验证了其在系统选用的光谱段内成像效果良好。