不透水地表(Impervious Surface,IS)是城市化、区域环境变化和大气污染等研究的重要内容。中国自1978年改革开放以来,飞速发展的经济和快速增加的人口导致了城市化进程逐步加快。快速城市化过程导致不透水地表快速增长,使得地表由自然覆盖向人工建设用地快速转化,对区域的生物地球化学循环、气候变化以及生物多样性具有直接影响,愈来愈受到相关研究学者的重视。由于不透水地表组分的复杂性,进行大尺度不透水地表的精确制图仍然具有挑战性。本研究首先利用Landsat数据采用线性混合光谱分解方法提取空间分辨率30m的城市不透水地表信息,通过引入地表温度和土壤分量来剔除高、低反照率分量中的土壤、阴影和水体等噪音,综合修正后的高、低反照率分量来估算不透水地表信息,并利用高分一号高分辨率影像进行了精度验证。其次,建立了Lansat反演不透水地表信息与夜间灯光数据和MODIS NDVI数据构成的居民地指数之间的定量模型,并反演了250m空间分辨率的京津冀不透水地表信息,同时进行了精度验证。在此基础上,分析了2005、2010和2015年三个时期京津冀地区不透水地表变化特征。主要结论如下:(1)利用线性混合像元分解,并结合地表温度和土壤分量来剔除高、低反照率中存在其他噪音的方法,估算结果经验证后表明精度较高。研究结果证明,对于改善不透水地表空间分布是有效的。因此,可以利用该方法进行城市不透水地表的精确遥感估算。(2)本文利用DMSP-OLS和VIIRS DNB两种夜间灯光数据,后者在空间分辨率(500m)和数据动态范围(14比特)与前者有较大差别,先前的研究多是基于DMSP-OLS一种夜间灯光数据对区域不透水地表空间分布进行时间序列的研究,本文将两种灯光数据分别与MODIS NDVI数据结合来反演区域不透水地表,通过精度验证,估算结果较为准确。(3)进入21世纪后,京津冀地区经历着快速的城市化进程,不透水地表面积增长较快。2005-2015年增长了7225.23 km2,平均每年722.5 km2。不透水地表不仅表现在空间上的扩展,并且城市内部不透水密度也逐渐增高。由于京津冀地区城市发展不均衡,2005-2010年北京市和天津市不透水地表面积增长较快。2010-2015年,由于受北京人口资源环境的压力,河北省各市积极调整经济发展战略,承接产业转移,不透水地表面积增长速度相比北京市和天津市较快。(4)2005-2015年各自然区域不透水地表面积增长呈现明显的区域差异特征。从不透水地表增长面积来看,山麓平原与滨海平原增长面积最多,北部山区和西部山区增长最少。从不透水地表变化面积占各区域面积比例看,滨海平原与山麓平原所占比例最高,西部山区和北部山区所占比例最低。并且2010-2015年各自然区域不透水地表增长速度快于前一阶段。