本发明公开了一种基于深度卷积网络的海上非均匀蒸发波导剖面反演方法，其改进之处在于，包括如下步骤：步骤1，蒸发波导垂直M剖面的参数化建模：步骤2，距离向非均匀蒸发波导垂直M剖面样本的高斯‑马尔科夫过程生成：步骤3，构建一维残差卷积自动编码器网络模型：步骤4，计算多个海杂波接收功率：步骤5，构建深度卷积网络模型：步骤6，获得网络模型的最优神经元权重系数；步骤7，开展非均匀蒸发波导的反演测试和评估。本发明所公开的方法，采用一维残差卷积自编码器进行非均匀蒸发波导的特征提取，实现了蒸发波导垂直M剖面随距离方向的参数建模。