随着城市化进程的推进,城市人口数量与日俱增,与有限的土地资源形成鲜明的对比,城市发展和建设面临巨大挑战。容积率是指建筑总面积与地块面积的比值,它是衡量城市土地开发利用强度的重要指标,对城市房价和人居环境造成重要影响。传统容积率的测算方法,以人工实地勘测为主,费时费力,且存在数据更新困难等问题。随着遥感技术的发展,高分辨率遥感影像的出现为城市建筑物容积率的提取提供了新的数据源。在此背景下,利用遥感手段提取容积率,具有实时、覆盖面积广等特点,方便快捷,极大的节约了人力物力,对城市建筑物信息监测,城市管理具有重要的现实意义。本文将郑州市中原区作为研究区,以兴趣点数据、GF-2遥感影像作为主要数据源,将中原区划分为多个城市功能区,针对各个功能区的建筑物特征,分别建立了阴影长度法、阴影面积法等容积率反演模型,完成了中原区建筑物容积率提取,并对容积率空间分布特征进行了差异性分析,为城市建筑物信息监测、城市规划等提供重要参考依据。主要研究结果如下:(1)本文提出一种基于面向对象多尺度分割和随机森林分类的阴影提取算法。该算法根据阴影与其他地物的差异,构建纹理、阴影指数、亮度等特征,有效突出阴影边缘信息,利于影像分割;同时根据不同地物形状差异,构建不同分割尺度,建立多重影像对象层;利用随机森林分类算法,选取样本数据的阴影指数、亮度、逆差矩、熵、对比度等12个特征构建随机森林分类模型,进行模型训练,寻找最佳生成树个数(ntrees)和随机抽样最大特征数(mtry),最终实现影像地物分类,提取出精确阴影区,阴影提取精度可达94%以上。(2)根据中原区建筑物复杂多样的特征,本文建立了多种容积率提取模型。郑州市中原区建筑物复杂多样,仅用一种容积率提取模型,误差较大,因此本文统计分析出各街区兴趣点密度,将中原区划分为居民区、工业区、科教文化区、公共管理区、商业区5个区域,根据各个功能区的建筑物的特点,分别建立不同的容积率估算模型。其中商业区和公共管理区采用阴影长度法,基于建筑物、太阳和阴影的几何关系型,建立阴影长度和建筑物高度之间的回归模型;城区居民区和科教文化区采用阴影面积法,建立建筑地块总阴影面积和建筑物总面积之间的关系模型;郊区居民区和工业区采用建筑物密度法,从而实现利用遥感影像估算建筑物容积率的目的。经检验,本文容积率估算精度达到82%以上。(3)基于以上研究,本文对中原区容积率进行深入的分析。中原区容积率总体分布不均匀,呈现出东高西低,中心局部偏高的特征。商业区、科教文化区、居民区、工业区、公共管理区容积率均值分别为3.92,1.43,1.72,0.87,3.28。各个功能区之间差异较大。对中原区不同功能区之间和区域内分异指数分析发现,区域之间的差异占到70.25%,远大于区域内部的差异测度,这说明本文所划分的城市各个功能区之间容积率差异显著,是形成中原区容积率空间差异的主要原因。