本发明公开一种基于核基础超限学习机的复合核结构的高光谱图像分类方法包括：在高光谱数据集中选取训练样本，选取核函数，根据所述核函数、所述训练样本的光谱信息、空间信息和类别矩阵训练超限学习机，计算所述超限学习机的膨胀系数；将待测样本输入所述超限学习机中，根据所述待测样本的复合核和所述膨胀系数计算输出矩阵，所述输出矩阵的每一列对应所述待测样本的一个像素点；将所述输出矩阵中目标列的最大值对应的行号作为所述目标列对应像素点的类别。由此可见，本发明公开的高光谱图像分类方法，在时间消耗较少的情况下实现高光谱图像高精度的分类。本发明还公开了一种高光谱图像分类装置，同样能实现上述技术效果。