不透水面是城市地表系统的人工圈层，打破区域原有自然地理格局与过程，影响大气圈、水圈、土壤圈和生物圈间的物质循环与能量流动，是城市环境变化和人地相互作用的指示器与重要驱动力，是城市生态环境规划与保护的关键依据。首先从数据源要求、主要提取方法(影像分类、指数模型、回归分析、光谱混合分析、人工神经网络及面向对象)和前沿方向(数据融合、基于知识的专家系统及语境分类)三方面，全面总结了城市不透水面的遥感提取进展；其次，探讨了不透水面在城市LUCC研究中的应用，主要包括不透水面应用于城市LUCC时空格局演变分析和基于不透水面的城市LUCC驱动机制及模拟与预测；然后，以大气圈、水圈、土壤圈及生物圈为切入点，分析了基于不透水面的城市自然地理过程与环境效应；最后，展望今后研究中需要关注的科学问题：(1)城市不透水面提取精度的提高及数据本身与应用中的不确定性分析(2)城市不透水面数据与地理、环境、生态和人文数据等在GIS中的同化与融合方法，(3)基于不透水面的城市LUCC过程及驱动机制的计算机精确模拟与预测，(4)城市不透水面与多圈层、多界面自然地理要素与过程的相互作用机理与耦合机制及与相邻原生自然地理系统的关联与差异(5)多时间、多空间尺度的城市不透水面扩展对区域及全球变化的影响与响应机制(6)城市不透水面主导的自然地理过程及其变化对人类的影响及应对方法。