Depuis un demi-siècle, les activités humaines ont radicalement modifié le climat, environnement, et l'écosystème de la Terre, qui limitait le développement durable et affectait le bien-être humain. Surfaces imperméables (ISA), c'est à dire., structures artificielles aux caractéristiques imperméables, principalement des toitures, surfaces pavées, routes, et des sols durcis, sont les régions les plus touchées. En utilisant plus de trois millions d'images satellite Landsat, cette recherche a développé le premier ensemble de données de surface imperméable mondiale (GISA) de 1972 à 2019. Sur la base de 120, 777 sites de référence indépendants et aléatoires de 270 villes du monde entier, l'erreur d'omission, erreur de commission, et le F-score de GISA sont de 5,16%, 0,82%, et 0,954, respectivement.

Par rapport aux ensembles de données mondiaux existants, les mérites de GISA incluent:1) il a fourni les cartes ISA mondiales avant l'année 1985, et a montré la plus longue période (1972-2019), et la plus grande précision (en termes d'un grand nombre d'ensembles d'échantillons sélectionnés au hasard et de validation par des tiers) ; 2) il a présenté une nouvelle méthode globale de cartographie ISA, comprenant un prélèvement global semi-automatique, une stratégie de classification localement adaptative, et une procédure de post-traitement spatio-temporel; et 3) il a extrait l'ISA de l'ensemble de la superficie terrestre mondiale (pas d'un masque urbain) et a donc réduit la sous-estimation.

De plus, sur la base du GISA, le schéma d'expansion urbaine global (GUEP) en séries chronologiques longues a été calculé pour la première fois, et le modèle des continents et des pays représentatifs ont été analysés. Les deux nouveaux ensembles de données (GISA et GUEP) produits dans cette étude peuvent contribuer à une meilleure compréhension de l'utilisation humaine et de la réforme de la nature au cours du dernier demi-siècle.

Depuis 1986, nous avons calculé la proportion de types d'expansion urbaine de chaque continent pour tous les deux ans. A l'échelle mondiale, l'expansion des bords est le modèle principal au cours des 30 dernières années. À l'exception de l'Océanie (avec une augmentation non significative) et de l'Amérique du Nord (avec des fluctuations après 2008), les proportions d'expansion de bord dans la plupart des continents montrent une croissance linéaire, indiquant que l'étalement urbain (c'est-à-dire l'expansion des bords) est répandu et s'accélère. Dans l'ensemble, la proportion d'expansion périphérique en Amérique du Nord est la plus élevée, peut-être en raison de la faible densité de l'étalement urbain dans cette région. Du point de vue temporel, L'Afrique et l'Asie ont non seulement la vitesse d'urbanisation la plus rapide au cours des dernières décennies, mais sont les principales zones d'étalement urbain accéléré.