一、实验目的
通过运用ENVI的“Basic Tools>Band Math”功能操作，从Landsat-5 TM 数据中提取水体特征信息——归一化差值水体指数NDWI.掌握遥感水体信息提取技术方法，增加对遥感水体信息提取原理的理解。
二、实验内容
①归一化差异水体指数计算公式分析；②运用ENVI的Band Math匹配功能对桂林市Landsat-5 TM遥感影像数据进行NDWI提取运算；③NDWI图像分析。
三、实验要求
①明白归一化差值水体指数NDWI计算公式的构成及意义；②掌握归一化差值水体指数NDWI计算的ENVI基本操作；③编写实验报告。
四、技术条件
①微型计算机；②桂林市Landsat-5 TM 遥感影像；③ENVI软件；④ACDSee软件（ver.4.0以上）。
五、实验步骤
目前常用的水体信息提取方法主要有：单波段法、谱间关系法和归一化差异水体指数法，本次实验使用归一化差异水体指数法对桂林市Landsat-5 TM 遥感影像进行水体信息提取。
归一化差异水体指数（Normlaized Difference Water Index，简写为NDWI）：由于水体的反射从可见光到中红外波段逐渐减弱，在近红外和中红外波长范围内吸收性最强，几乎无反射，因此用可见光波段和近红外波段的反差构成的NDW I可以突出影像中的水体信息。另外，由于植被在近红外波段的反射率一般最强，因此采用绿光波段与近红外波段的比值可以最大限度地抑制植被的信息，从而达到突出水体信息的目的。其计算公式为
NDWI=（GREEN- NIR）/（GREEN +NIR） （25- 1）
式中：GREEN为绿光波段数据；NIR为近红外波段数据。
归一化差异水体指数要求从高精度的多光谱或者高光谱反射率数据中计算，未经大气校正的辐射亮度或者量纲为一的DN值数据不适合计算水体指数，本次实验选择桂林市Landsat-5 TM 遥感影像，对归一化差值水体指数进行计算，具体操作步骤如下。
（1）辐射校正。对桂林市Landsat-5 TM 遥感影像进行辐射校正，辐射校正方法参考本书实验十九。
（2）归一化差异水体指数（NDWI）。对于Landsat-5 TM遥感影像，TM2（0.52～0.60μm）为绿波段，TM4（0.76～0.96μm）为近红外波段。运用ENVI软件波段运算（Band Math）功能，将公式（25-1）变换为（TM2-TM4）/（TM2+TM4）进行NDWI计算，具体操作步骤如下：
1）在ENVI主菜单栏中选择“File>Open lmage File”，出现文件目录窗口，将经过辐射校正的桂林市Landsat-5 TM 遥感影像数据调入“Available Bands List”窗口。
2）根据公式（25-1），利用桂林市陆地卫星遥感数据TM2与TM4波段进行归一化差异水体指数（NDWI）计算，在ENVI主菜单栏中选择“Basic Tools>Band Math”命令，出现“Band Math”对话框，如图25-1所示。
在“Band Math”对话框内的“Enter an expression”文本框中输入变量名和所需要的数学运算符，变量名必须以字符“b”或“B”开头，后面为5个以内的数字字符，如：（b2-b4）/（b2+b4）。
3）表达式输入完成后，点击【Add to List】按钮，则输入的表达式会自动显示在“Band Math”对话框内“Previous Band Math Expressions”文本框中，确定无误后点击【OK】按钮，出现“Variablesto Bands Pairings”对话框，如图25-2所示。
图25-1 波段运算对话框
图25-2 变量与波段匹配对话框
在该对话框中的“Variables used in expression”栏中利用实际需要进行运算的波段替换表达式中的变量（如b2、b4等）。首先在“Variables used in expression”栏中点击其要替换的变量，然后在“Available Bands List”栏中将需要进行运算的波段选中，即可完成替换。
4）在“Output Result to”中选择结果输出到文件（File）或内存（Memory）。如果选择结果输出到文件，则点击【Choose】按钮选择输出文件路径。
5）完成上述步骤后，点击【OK】按钮，执行归一化差异水体指数（NDWI）计算。水体信息提取结果如图25-3所示。
图25-3 桂林市Landaat-5 TM 遥感影像水体信息提取图
六、实验报告
（1）简述实验过程。
（2）回答问题：①利用归一化差异水体指数提取水体信息受哪些因素的干扰？②提取水体遥感信息为何要进行辐射校正？
实验报告格式见附录一。