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随着社会不断的发展进步和人类活动的加剧,水体的污染情况也随之加重。作为可实现大面积、快速、实时的监测手段,遥感在水环境监测中发挥了巨大作用。城市地表水体形状各异,背景地物丰富多样,水体光学特性复杂,对传感器的性能均有一定的要求。高空间高光谱成像传感器能够有效的实现地物精细分类及参数反演,是遥感的发展趋势之一。因此,本文基于高分辨率的高光谱遥感数据,以城市地表水为研究目标,针对地表水的提取、固有光学量和水色参数定量反演,以及参数模型对空间分辨率、光谱分辨率和信噪比的性能需求等地表水监测中的关键问题,主要工作内容及创新点如下:(1)论文分析了城市中典型地物的光谱特征,以及通过对NDVI、NDWI、HDWI和IWI四种光谱指数的分析表明倒映在建筑物中的阴影是导致水体错分的主要因素。基于阴影和水体光谱特征的差异,提出抗阴影水体提取方法ASWEM。根据不同区域和传感器的机载高光谱遥感数据的提取实验结果表明,ASWEM方法可以有效地抑制建筑物中阴影,错分误差分别从40%以上、30%以上和24%以上降到了14.7%,14.6%和9.66%。(2)论文在LSBCC-QAA反演模型基础上,对模型中700~850nm波段范围内颗粒物吸收系数的计算进行了改进,提出了ILSBCC-QAA改进模型。再通过计算固有光学量与叶绿素a和悬浮物浓度间的相关关系,获取水色敏感波段,建立水色参数反演模型。在嘉兴和白洋淀地面实测数据反演实验中,ILSBCC-QAA计算的固有光学量与水色参数的反演精度优于其余方法,说明ILSBCC-QAA模型更适应于城市地表水体叶绿素a和悬浮物浓度反演。(3)论文基于AISA高光谱数据、全谱段高光谱数据和ASD地面实测数据对提取模型和反演模型的空间分辨率、光谱分辨率及等效噪声反射率的适宜性进行了分析。水体提取精度随空间分辨率的降低呈现先减小后增大的趋势,在分辨率为8m时错分误差达到最小值4.35%,且对于狭长型河道水体的影响更为突出。传感器的光谱分辨率和波段宽度则对水色参数反演的影响更直接,反演模型的精度随着光谱分辨率的下降及波段宽度的增加均呈现下降趋势。等效噪声反射率对水体提取模型和反演模型都有着直接的影响,随着等效噪声反射率的增加,两者均呈现下降的趋势。在水体提取和水色参数反演模型中均表明含有单波段计算的模型对噪声更敏感。本文的研究为利用高分辨率高光谱遥感数据实现城市地表水提取和水色参数反演提供了一种新的思路和方法,并分析了提取和反演模型对空间分辨率、光谱分辨率及等效噪声反射率的适宜性,为后续研制适用于城市地表水环境监测的成像光谱仪提供了一定的参考。