本发明公开了一种基于定向平滑约束反演的场地污染物刻画方法及系统，方法包括：根据污染场地的钻孔数据和地质测量数据获得污染场地结构边界上的电阻率差异界面信息；根据电阻率差异界面信息构建灰度图；将灰度图量化为多个局部灰度图；计算多个局部灰度图的结构张量，根据结构张量计算扩散张量和相似度；根据相似度对电阻率差异界面确定最终电阻率差异界面；根据扩散张量计算最终电阻率差异界面在四个方向的平滑权重系数；根据四个方向的平滑权重系数构建四方向加权平滑矩阵并代入反演算法，获得反演电阻率预测模型；根据反演电阻率预测模型确定场地污染物分布范围。本发明提高了电阻率反演的准确性，使得对污染物空间分布范围的确定也更加精确。