进入21世纪,我国面临城市化进程的跨越,与以信息化带动工业化的产业跨越相对应,也处于以都市区化带动城市化的新城市时代。城市的快速建设和扩张,不断将耕地、林地、水域变成城市用地,在创造巨大社会财富的同时,也带来一系列环境、生态问题。因此,研究城市土地利用变化的过程、机理及其对经济、社会、生态、环境所产生的影响,为经济社会发展提供决策支持,具有十分重要的意义。遥感是进行土地利用变化研究的重要方法,自第一颗Landsat卫星发射以来,土地利用的变化检测就成为遥感应用的重要内容,采用遥感信息进行土地利用变化检测和提取的方法也取得了长足进展。随着遥感影像分辨率的提升,遥感影像在土地变化检测中的应用也越来越广泛,相关的变化检测和提取算法也从最初的基于像元的变化检测发展成为面向对象的方法,在精度、效率方面都有大的提升。本研究的主要内容如下：1.对国内外采用遥感检测和提取土地利用变化的基础理论方法进行系统总结,为论文的研究确定基础理论框架。对基于像元的影像的检测方法、面向对象的检测方法进行了总结；对基于结构的提取、面向对象的遥感信息提取等方法进行了总结和阐述。2.对城市高分辨率遥感影像变化检测和提取的相关方法进行了探讨,为论文研究的内容提供解决途径。对面向对象的遥感影像预处理、对象特征的提取和对象生成方法,面向对象的影像分割、分类,遥感影像的稳健匹配等,对代数运算、变换比较、分类后比较等变化检测方法进行了研究,对面向对象遥感影像提取中的多尺度分割、光谱特征、形状特征、纹理特征进行了分析研究。3.针对城市高分辨率遥感影像,研究了基于光谱特征的面向对象变化向量方法、混合光谱特征和纹理特征的面向对象变化检测方法,提出了顾及混合光谱、纹理和结构等多特征的面向对象的遥感影像变化检测新方法,并进行了系统原型的设计与实现。4.对面向对象的遥感变化提取方法进行了研究。结合我国现行城市用土地利用分类,分析了面向对象的土地利用多层次特征、地物光谱、纹理和结构特征；以这些特征为基础,对高分辨率影像进行了多尺度分割,提出了典型地物特征的最优分割尺度及分类规则和精度评价方法。5.以武汉市城郊结合部、风景居住混合区、居住工业混合区、城市高密度建设区及水域山体区域等地物类型混杂的区域进行变化检测实验。实验数据包括不同时相的自然彩色0.6米分辨率航空影像、0.61米分辨率4波段QuickBird卫星影像、1米分辨率4波段IKONOS影像、融合后的2.5米分辨率3波段模拟自然彩色SPOT5卫星影像等多种数据源,其空间分辨率高于2.5米,空间位置均在城市建设范围内或城郊结合部,土地利用类型混杂,光谱特征、纹理特征和结构等均较为复杂。多类地物的变化检测实验表明,顾及混合光谱、纹理和结构等多特征的面向对象的遥感影像变化检测新方法具有较好的效果。6.以武汉市高密度建设区、城郊结合部高分辨率遥感影像为例,对城市用地进行了对象级的提取实验,并和基于像元的遥感影像提取方法进行了比较。实验证明,而向对象的方法具有高的精度。本论文所取得的成果和创新点如下：1.提出了顾及混合光谱、纹理和结构等多特征的面向对象的遥感影像变化检测新方法,解决了城市高分辨遥感影像由于噪声多难以发现变化信息的问题,与传统的基于象元的变化检测方法相比,检测的效率和效果都有所提高。2.对高分辨率影像进行了多尺度分割,提出了城市典型地物特征的分割尺度和分类规则,实现了城市典型地物和顾及层次特征的城市用地的对象提取。3.以武汉市为实例,采用顾及混合光谱、纹理和结构等多特征的面向对象的遥感影像变化检测新方法,用不同传感器、不同分辨率、不同时相的高分辨率遥感影像,对多种典型地物进行了变化检测,对城市用地进行了对象级的提取,验证了本文提出的算法的正确性和有效性。