本发明公开了一种基于航摄测量的机载光电系统目标运动矢量估计方法。该方法基于机载光电系统线性运动补偿和目标跟踪功能，利用航摄机载光电系统倾斜摄影测量原理，通过对地面运动目标进行前向运动补偿下的目标自动跟踪，实时获取地面目标在像空间坐标系中的运动矢量；然后通过建立像空间坐标系与地面摄影测量坐标系之间的对应关系，根据目标在像空间坐标系中的运动矢量和机载光电系统瞄准线方位角，求解该目标在地面东北天坐标系中的运动矢量，包括运动速率和方向。本发明基于航摄测量的机载光电系统目标运动矢量估计方法，不依赖于对目标进行实时定位，具有精度高、计算速度快等特点。