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城市化进程的加快使得不透水面面积急剧增加,不透水面的扩展导致了城市热岛效应。遥感影像为研究地表覆盖及其动态变化提供数据源保障,应用遥感技术提取城市不透水面信息,研究不透水面的时空动态变化及其对城市热环境的影响对城市发展规划有指导作用。本文基于归一化差值不透水面指数法,针对研究区地表覆盖类型,充分分析不同地表覆盖类型的光谱特征,提出一种更适用于研究区修正的归一化差值不透水面指数法(Normalized difference impervious surface index,NDISI)。并基于徐州地区1995年-2018年五期Landsat TM、OLI影像数据,利用修正的NDISI分别提取了五个时期的不透水面信息,然后根据景观生态学以及地理学的知识和方法,从整体区域到局部区域系统分析了徐州市不透水面时空演变规律。并采用单窗算法反演中心城区1995-2018年五年、每年四季的地表温度,对地表温度的季节性变化与不透水面进行相关性分析。本文的主要研究内容和结论如下:(1)针对研究区地表覆盖类型的光谱特征差异,基于采样点各个波段反射率数据,通过线性规划方法辅以归一化差值不透水面模型,提出修正的归一化差值不透水面指数法。该方法选择TIR、Blue和Red波段作为不透水面增强的因子,选择NIR和MIR作为抑制非不透水面的因子,然后通过差值运算,达到增强不透水面信息的效果。并与生物物理组成指数和线性像元解混模型进行了对比分析,实验表明修正的归一化差值不透水面指数提取的精度最高。(2)基于徐州地区1995年-2018年五期Landsat TM、OLI系列影像数据,利用修正的归一化差值不透水面指数分别提取了五个时期的城市不透水面信息,结果表明:研究区不透水面面积由1995年的172 km~2增长到2018年的570 km~2,不透水面增加速度较为急剧,不透水面向东部和南部的扩展较强,扩展方式由单核同心向带状扩展的方式演变;以区辖镇为统计单位,中心城区不透面扩展面积最大;选择斑块密度、聚集度指数、最大斑块所占景观的面积的比例及结合度研究徐州市景观格局变化规律,发现各个研究区扩展方向以中心城区为核心向外扩展,城市景观的聚集度较大、城市发展较为集中、且不透水面在所有下垫面中越来越占据主导地位;从经济、政策、自然地理三个角度分析城市不透水面扩展的影响因素,发现不透水面扩展和经济、政策因素密切相关。(3)考虑热环境效应主要发生在中心城区,以中心城区为研究区域,利用单窗算法反演主城区1995-2018年五年、每年四季的地表温度,发现徐州市不透水面温度整体呈上升趋势;分析中心城区地表温度与不透水面覆盖率的关系,不透水面覆盖率与地表温度的季节性变化趋势一致。1995年地表温度与不透水的相关性与季节因素有关,2004年以后二者相关性与季节变化没有关系,从1995年-2018年两者之间的相关性整体上越来越强,这表明城市化已经导致徐州市产生热岛效应。