基于光谱和热红外图像的水污染监测方法、系统及设备，属于水污染监测技术领域。为了解决现有的方法不能实现实时动态监测的问题，以及现有的基于光谱数据反演的监测方法存在容易收到干扰而时效的问题。本发明根据任务确定需要监测的实际待监测区域物理空间位置，基于映射索引关系直接确定姿态；基于姿态，采集光谱图像和热红外图像；然后对采集的光谱图像进行水陆分割，将分割结果映射到光谱相机的可视图像上，并确定热红外图像中的水体区域；然后将可视图像裁剪为图像块，并采用深度学习技术进行识别确定污染物图像块，进而确定固体物污染；针对水体区域的部分，采用光谱数据反演水体指标和水面区域热红外图像监测的方式确定水体污染。