本发明涉及光谱成像技术领域，尤其涉及一种基于偏振光栅分光的偏振成像光谱仪及偏振图谱重建方法，基于偏振光栅分光的偏振成像光谱仪包括望远系统、第一消色差偏振光栅、第二消色差偏振光栅、四通道成像物镜和成像光谱芯片，基于超表面的第一消色差偏振光栅和第二消色差偏振光栅对入射光场进行调制完成偏振态的分光，采用基于超表面的成像光谱芯片的亚波长结构配合多模式空分复用实现多模态光谱调制，使得光谱采样点数增多，有效提升光谱分辨率；提出的偏振图谱重建方法采用光谱编码孔径配合基于神经网络的偏振图谱信息解调技术，有效提升空间分辨率，实现光场光谱信息、图像信息及偏振信息快照式集成高分辨率探测。