城市化进程中不透水面的扩展对城市地表水文循环产生了显著影响。研究不透水面与地表径流时空相关性能缓解城市内涝灾害，可为“海绵城市”提供建设意见。本文以杭州市主城区为例，提出结合BCI指数（Biophysical Composition Index）的线性光谱分解方法提取不透水面、植被和土壤盖度，提高了传统的线性光谱分解方法的精度。进一步结合SCS-CN模型（Soil Conservation Service Curve Number Method）模拟1990年—2017年杭州市主城区地表径流，在此基础上计算景观格局指数，研究杭州市主城区不透水面与模拟地表径流的时空特征，探究不透水面与模拟地表径流的关系。结果表明：（1） 研究区近30年不透水面聚集度较高且呈增长趋势，增长速率趋于平稳，上城区和下城区不透水面面积占比最高，江干区、西湖区和拱墅区增长速率和增长强度相对较大。（2） 研究区近30年模拟地表径流不断增长，220—240 mm的径流由中心城区向四周辐射，上城区和下城区模拟地表径流最高，与不透水面的演变趋势总体一致。（3）不透水面的空间格局与模拟地表径流高度相关，不透水面的斑块数量和破碎度与地表径流呈负相关，斑块所占景观比例、斑块密度、斑块聚集等与模拟地表径流正相关，可通过合理控制相关景观指标、优化不透水面空间格局控制地表径流。在此基础上提出了防止城市内涝的建议：增加绿地、花园等用地类型；减少大面积不透水面斑块，划分成更多的小斑块等。

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