基于NDWI及扩展指数的地表水分变化监测——以宿鸭湖水库为例

来源：水利水运工程学报杂志 2024年第6期北京时间：

作者：刘苏宜,黄对,王建军,余钟波

摘要：基于遥感绿光波段和近红外波段对地表水分反射率的差异，探索使用归一化水体指数（NDWI）及扩展指数监测地表水分变化。利用2018—2022年的多时相Sentinel-2光学影像，比较NDWI固定阈值为0和OTSU自适应阈值法（Otsu's thresholding method）在水体提取中的效果，进一步提出时序二值化NDWI差值指数（NDWIb-del）、归一化NDWI差值指数（NNDWIdel）用于识别水体动态转换与地表水分动态变化，并以宿鸭湖大型水库为例进行分析。结果表明：NDWI阈值为0的提取效果优于OTSU阈值，后者有效期不足50%。水体分布与清淤扩容动态密切相关，2018年主要是西北部和西岸水体的自然变化；施工后，2019年库西水体减少，2020—2021年深水带与一号人工岛附近及坝后排泥区水体面积增加，2022年二号至三号人工岛附近水体持续增加。NDWIb-del方法的监测结果显示，2019—2022年，施工填筑区、深水带区与坝后堆泥区有明显的水体转换。NNDWIdel的监测表明，2019—2022年指数值的极端变化对应水体与非水体的转换，指数值的适中变干和适中变湿对应极端变化的前序阶段，包括土方填筑导致的水体减少和淤泥堆放导致的水体聚积等不明显转换区。本研究基于NDWI指数扩展两种遥感监测指数，为地表水分和环境变化的自动高效监测提供了新方法。

关键词：光学遥感, 归一化水体指数, 时序二值化NDWI差值指数, 归一化NDWI差值指数, 地表水分, 宿鸭湖水库