本发明公开了一种基于解析模型的多视场海洋激光雷达数据正则化反演方法，利用基于准单次小角度散射近似理论的解析模型计算特定水体参数的仿真信号，通过灵敏度模型和正则化方法求解对特定水体参数进行数值矫正，采取多次迭代运算获得一组水体参数使得仿真信号与实测信号之间的差异小于设定阈值，从而实现高精度水体固有光学特性参数和颗粒物粒径的反演，并进一步引入生物光学模型推演了叶绿素浓度在水中的垂直分布情况。本发明的方法为多视场海洋激光雷达提供了有效的海水光学性质反演算法，能够实现高精度的多水体特性反演，提升海洋激光雷达的水体微物理性质探测能力。