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城市化的空间表现为建成区扩展。城市建成区面积是衡量城市化水平的重要依据。快速准确提取城市建成区，掌握城市空间扩展过程特点，对城市科学发展至关重要。城市建成区的科学界定与遥感提取方法一直是城市遥感的重要研究领域。本文以南京市为例，采用Landsat TM(ETM+)数据结合IKONOS影像，分析了多源特征对不透水面提取精度的影响，探讨了基于遗传算法和最小二乘支持向量机模型(GA-LS-SVM)的不透水面提取方法。同时，根据建成区定义，引用重力模型描述城镇之间的联系，初步研究了结合不透水率和重力模型的城市建成区提取方法，并分析了1988-2006年南京市建成区变化强度和空间扩展过程，为城市规划管理提供参考。主要内容与结论如下：
(1)多源特征能够从不同角度刻画地物特征，增加地物可分性。本文在对不透水面特征及其遥感图像表征深入分析的基础上，构建多源特征集，采用主成分分析特征提取方法和顺序后向特征选择算法对多源特征选取最优特征子集。研究表明，采用多源特征提取城市不透水面，可以削弱“同物异谱”和“异物同谱”现象，明显提高估算精度。
(2)城市是一个人类活动高度集中的多元复杂系统，土地覆盖类型之间存在多次散射现象，因此混合像元分解是一个非线性问题。本文采用遗传算法优化最小二乘支持向量机参数，构建GA-LS-SVM模型。结果表明，该模型可以较好的解决混合像元分解非线性问题，2000和2006年不透水面提取的RMSE分别为0.106和0.158。
(3)为了便于利用遥感手段提取城市建成区，由建成区定义，依据城市空间互动理论，从不透水面角度，本文提出了基于不透水率、城镇引力关系、城镇斑块面积、地形因素等准则的建成区界定方法。在此基础上，成功提取了南京市1988-2006年城市建成区轮廓范围，并根据“增长极”理论，运用GIS空间分析技术，分析了南京市建成区空间扩展格局。