本发明公开了基于自适应联合约束的遥感图像超分辨率重建方法。主要包括以下步骤：使用双三次插值对低分辨率图像上采样；利用主成分分析和K‑means方法学习高分辨图像的字典；利用图像的非局部自相似性，构建非局部稀疏先验；提出一个基于图像局部梯度的局部结构滤波器，然后构建结构保持局部先验；融合非局部和局部的先验，并根据噪声级自适应地选择参数，最终形成一个自适应的联合先验；构建代价函数，然后使用交替迭代算法来求解；最终获得高质量图像。本发明所述的单幅遥感超分辨率重建方法在保留图像细节方面具有良好的性能，且有更高的客观评价指标。因此，本发明是一种有效的单幅遥感图像超分辨重建方法。