本发明涉及激光雷达信号处理技术领域，尤其涉及一种基于多级滤波的小光斑光子计数激光雷达水面探测方法和程序产品。该方法通过多级滤波尽可能多地保留信号光子特征，达到最小化噪声的目的，多级滤波过程依次包括构建光子点云网格并统计网格单元光子数N、确定信号单元的上方高程阈值minr和下方高程阈值maxr、移动窗口的KNN（K‑Nearest Neighbor）算法分析得到概率分布函数、箱形图滤除高程异常点。在水面信号的检测上，利用Alpha shapes算法提取信号光子的上半边界点作为水面光子，再将水面光子经过三次样条曲线拟合水面轮廓线。本方法适用于不同浑浊度的水体条件，能够不依赖其他参考数据，准确探测水面高程。