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本书围绕地表水体的河流宽度和拓扑结构特征开展理论、方法和应用研究。主要内容包括：


（1）总结了目前应用最广泛的地表水体遥感提取方法和相关数据集，并以此作为地表水体拓扑几何信息提取的基础。


（2）提出了基于遥感图像的地表河流宽度测算新方法。


（3）改进了基于中、高分辨率遥感图像的地表水体拓扑结构提取方法。提出了基于图像形态学和图论方法的水体拓扑结构自动提取算法ChannelTopo，提高了现有方法对水体拓扑的保持特性，实现了拓扑提取精细度的可控调节，并自动形成水体拓扑结构的矩阵表达；然后，从参数对结果的影响、算法计算效率、与现有方法的比较等角度分析了该方法的特点，并通过不同类型的河网提取实验验证了方法的有效性。


（4）基于本研究提出的RiverWidthIE和ChannelTopo算法开展了相关应用研究。首先，应用ChannelTopo算法提取了不同季节河流的网络拓扑结构及相应的矩阵表示，进而分析了现有研究中提出的拓扑整体性、敏感度和分离性等特征对于描述河网拓扑变化的有效性；然后，联合应用RiverWidthIE和ChannelTopo算法对不同时期的高分辨率遥感图像提取的海冰冰间水道拓扑结构进行了提取，并结合路径优化算法给出了不同时期的航线自动规划方案；最后，应用ChannelTopo算法对长时间序列北极海冰遥感数据进行了航道拓扑结构变化分析，进而展现了北极东北、西北、中央航道的时空变化规律。上述研究展示了本研究提出方法的有效性和较广泛应用前景。