本書圍繞地表水體的河流寬度和拓撲結構特征開展理論、方法和應用研究。主要內容包括：


（1）總結了目前應用最廣泛的地表水體遙感提取方法和相關數據集，并以此作為地表水體拓撲幾何信息提取的基礎。


（2）提出了基于遙感圖像的地表河流寬度測算新方法。


（3）改進了基于中、高分辨率遙感圖像的地表水體拓撲結構提取方法。提出了基于圖像形態學和圖論方法的水體拓撲結構自動提取算法ChannelTopo，提高了現有方法對水體拓撲的保持特性，實現了拓撲提取精細度的可控調節，并自動形成水體拓撲結構的矩陣表達；然后，從參數對結果的影響、算法計算效率、與現有方法的比較等角度分析了該方法的特點，并通過不同類型的河網提取實驗驗證了方法的有效性。


（4）基于本研究提出的RiverWidthIE和ChannelTopo算法開展了相關應用研究。首先，應用ChannelTopo算法提取了不同季節河流的網絡拓撲結構及相應的矩陣表示，進而分析了現有研究中提出的拓撲整體性、敏感度和分離性等特征對于描述河網拓撲變化的有效性；然后，聯合應用RiverWidthIE和ChannelTopo算法對不同時期的高分辨率遙感圖像提取的海冰冰間水道拓撲結構進行了提取，并結合路徑優化算法給出了不同時期的航線自動規劃方案；最后，應用ChannelTopo算法對長時間序列北極海冰遙感數據進行了航道拓撲結構變化分析，進而展現了北極東北、西北、中央航道的時空變化規律。上述研究展示了本研究提出方法的有效性和較廣泛應用前景。