本发明涉及一种基于极坐标系的破解稀疏阵引发的病态奇异性的遥感影像处理方法和装置。该方法包括以下步骤：1)通过航空拍摄测量区域得到遥感影像，提取并匹配所有遥感影像的特征像点；2)根据匹配之后的特征像点与主副相机点的空间关系建立三维极坐标系统；3)建立直角坐标系和极坐标系间像点坐标表示的关系，在建立的三维极坐标系统中表示特征像点；4)利用在三维极坐标系统中表示的特征像点对遥感影像进行平差解算，得到严密的地面点坐标。本发明能够在平差的过程中避免法方程产生稀疏性，使得空中三角测量解算更快更好的收敛，得到严密的地面点坐标。本发明可用于航空航天高分辨率影像大数据的解算。