1. 引言

归一化差异水体指数（MNDWI，Modified Normalized Difference Water Index）是一种用于提取水体信息的指数。它能够有效抑制植被和建筑物，提高水体的可分辨性。
本文将介绍如何使用 QGIS 计算 MNDWI，并进行水体矢量提取，最终导出为 GeoPackage 格式的矢量数据。

2. 数据准备

2.1 影像波段说明

计算 MNDWI 需要使用绿色波段（Green）和短波红外波段（SWIR），不同 Landsat 版本的波段编号如下：

2.2 加载影像到 QGIS

1. 在 QGIS 中，点击 “图层” → “添加栅格图层”。
2. 选择解压后的 Landsat 影像数据。
3. 点击 “添加” 以加载数据。

3. 计算 MNDWI

MNDWI 计算公式如下：

MNDWI = ( Green - SWIR ) / (Green + SWIR)

3.1 打开栅格计算器

1. 在 QGIS 菜单栏中，选择 “GDAL” → “栅格计算器”。
2. 按数据实际选择Green波段为A，SWIR波段为B
3. 在 “表达式” 框中输入以下公式：

   (A-B) / (A+B)
   

4. 选择输出路径，格式使用 GeoTIFF (.tif)。
5. 点击 “确定” 以生成 MNDWI 影像。

4. 依据阈值进行水体提取

MNDWI 大于阈值的区域通常表示水体，因此可以进行二值化处理。

4.1 栅格重分类

1. 打开 “栅格分析” → “按表格重分类”。
2. 大于阈值的设重分类为1，小于阈值的重分类为0，将 MNDWI 影像二值化：
   说明：
   • 结果值为 1 表示水体，0 表示非水体。同时设置0为无数据
3. 选择输出路径，格式仍然使用 GeoTIFF (.tif)。
4. 点击 “确定” 以生成二值化水体栅格。

5. 矢量化水体

5.1 打开矢量化工具

1. 选择 “栅格” → “转换” → “栅格转矢量”。
2. 选择二值化水体栅格作为输入文件。

5.2 设置参数

• 字段：选择值 1 代表水体。
• 几何类型：选择 多边形。
• 输出格式： GeoPackage (.gpkg)。
• 点击 “运行” 生成水体矢量数据。

6. 手动矫正矢量数据

由于自动矢量化和MNDWI可能存在误差，需要进行手动修正。

6.1 进入编辑模式

1. 在 上层操作面板 选择 “切换到编辑模式”。
2. 使用 “节点工具” 修正水体边界。

6.2 平滑边界

1. 选择 “处理工具箱” → “矢量几何” → “平滑”。
2. 设定平滑程度并运行。

7. 导出最终水体矢量

7.1 选择导出格式

1. 右键点击矢量图层，选择 “导出” → “另存为”。
2. 选择 GeoPackage (.gpkg) 作为输出格式。
3. 设定坐标参考系统（使用 WGS 84 / UTM）。
4. 点击 “确定”，完成导出。

8. 结果分析与可视化

8.1 叠加原始影像

• 右键水体矢量图层，选择 “属性” → “透明度” 调整可视化效果。

8.2 计算水体面积

1. 选择 “属性表” → “字段计算器”。
2. 使用 area($geometry) 计算水体面积。

9. 结论

本文详细介绍了如何在 QGIS 中计算 MNDWI 进行水体提取，包括：

• 使用 GDAL 计算 MNDWI。
• 通过阈值重分类提取水体。
• 栅格转矢量并进行边界修正。
• 最终导出 GeoPackage 格式的水体矢量。