本发明涉及水质参数遥感反演领域，公开了基于空谱融合与模型学习耦合的叶绿素a浓度反演方法，通过获取相同日期MODIS和Sentinel‑2数据，经过预处理，得到样本数据集；构建面向叶绿素a浓度反演的MODIS和Sentinel‑2空‑谱融合深度学习网络，并耦合光谱响应函数、影像退化模型等物理约束，从而获得具有MODIS光谱分辨率和Sentinel‑2空间分辨率的融合数据，为叶绿素a浓度反演提供高空谱分辨率数据源；结合实地采样数据与融合的高空谱分辨率数据，在梯度提升树等机器学习的水质反演算法下验证融合的有效性，结果表明本处理方法有效提高了叶绿素a浓度的反演精度。