ndwiとは？初心者でもわかるndwiの基礎と活用方法共起語・同意語・対義語も併せて解説！

この記事を書いた人

高岡智則

年齢：33歳性別：男性職業：Webディレクター（兼ライティング・SNS運用担当）居住地：東京都杉並区・永福町の1LDKマンション出身地：神奈川県川崎市身長：176cm 体系：細身〜普通（最近ちょっとお腹が気になる）血液型：A型誕生日：1992年11月20日最終学歴：明治大学・情報コミュニケーション学部卒通勤：京王井の頭線で渋谷まで（通勤20分）家族構成：一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹恋愛事情：独身。彼女は2年いない（本人は「忙しいだけ」と言い張る）

ndwiとは？

ndwiは、衛星画像を用いて水域を検出するための指標です。水面が反射する光の特徴と陸地の反射の差を活かして、水がどこにあるかを数値で表します。水域は一般的に高い値になりやすく、陸地や乾燥地は低い値になることが多いです。

ndwiの定義と式

ndwiは、主に Green（グリーン）バンドと NIR（近赤外線）バンドの反射率を使って計算します。定義は次のとおりです。

ndwi = (Green - NIR) / (Green + NIR)。この式により、-1から1の範囲の値を取り、水域は正の値寄り、陸地は負の値寄りになることが多いです。

ndwiの活用例

水域の抽出や洪水の監視、湿地の分布把握、河川の形状変化の追跡など、リモートセンシングの現場でよく使われます。日射条件や季節、土砂の影響を受けやすい点には注意しましょう。

ndwiとMNDWIの違い

NDWIは通常、GreenとNIRを使いますが、Modified NDWI（MNDWI）はGreenとSWIR（短波長赤外）バンドを使います。式は次のとおりです。

MNDWI = (Green - SWIR) / (Green + SWIR)。この組み合わせは、陰影や泥水の影響を抑え、水域の検出精度を高める場合があります。

実用的な例と解説

例として、ある地点のGreen値を0.28、NIR値を0.12と仮定します。NDWIは次のように計算されます。

ndwi = (0.28 - 0.12) / (0.28 + 0.12) = 0.16 / 0.40 = 0.40。結果として0.40という正の値が出れば、水域の可能性が高いと判断できます。

データ前処理の流れ

データを使う前には、放射補正と大気補正を行い、地形や陰影の影響を抑えることが重要です。対象衛星のバンド配置を確認し、GreenとNIRのバンドを正しく取り出します。

実務での注意点

水域以外の要因（泥水、反射、積雪、樹木の陰影など）はNDWIの値を変えることがあります。結果を解釈する際には、他の指標（例：NDVI、地形情報、地物マスク）と組み合わせて判断するのが安全です。

表で見るポイント

指標	用途	主な式
NDWI	水域の抽出	(Green - NIR) / (Green + NIR)
MNDWI	水域の抽出（有利な条件）	(Green - SWIR) / (Green + SWIR)

補足として、NDWIの適用には対象衛星のバンド仕様を確認することが大切です。代表的な衛星にはLandsatやSentinelがあり、それぞれGreen、NIR、SWIRの波長が異なります。データを入手したら、前処理として放射補正・大気補正・ノイズ除去を行い、NDWIを計算します。

実務的な具体例

現場データを用いた簡単な流れとして次のようになります。データを受け取ったら、まずGreenとNIRのバンドを抽出します。次にndwiの式を適用して水域マスクを作成します。水域の検出精度を高めるためには、場合によってはNDWIに加えてNDVIや地形データを組み合わせることが有効です。

まとめのヒント

ndwiは水域を検出する強力な指標ですが、単独で完結する指標ではありません。季節・天候・地形・泥水の影響を考慮し、他の指標と組み合わせて判断することが重要です。実際のデータ処理では、複数時期のデータを比較することで、水域の変化をより正確に把握できます。

ndwiの同意語

Normalized Difference Water Index (NDWI): 衛星画像で水域を抽出する代表的な指標。緑色波長と近赤外波長の反射率の差と和を用いて、水域を識別します。
正規化差分水体指数: NDWI の日本語名。緑波長とNIR波長の反射率を用いて水域を検出する指標。
水域抽出指数: 水域を抽出する目的の指標の総称。NDWI を含む水域検出指標のグループを指します。
水体検出指標: 水域を検出する目的で用いられる指標の総称。NDWI 系列を指すことが多いです。
水域指数: 水域を識別する指標の総称・umbrella term。NDWI の関連語として使われます。
緑-近赤外差分水域指数（Green-NIR NDWI）: NDWI の定義の一つ。緑波長と近赤外波長を用いるバージョンを指します。
MNDWI（Modified Normalized Difference Water Index）: NDWI の改良版。緑波長と短波長赤外波長を用いて水域を抽出します。

ndwiの対義語・反対語

陸地指数: NDWI が水域の検出に焦点を当てるのに対し、陸地・非水域を強調する指標。水域以外の地表特性（陸地・乾燥地・植生のないエリアなど）を示す目的で用いられることがある。
NDVI: 植物の分布・健康状態を示す指標。水域を検出する NDWI とは逆の対象を強調するため、対義語的に参考にされることが多い。
NDSI（雪氷指数）: 雪や氷の分布を表す指標。水域とは異なる表面特徴を強調する“反対の”指標として扱われることがある。
NDMI（Normalized Difference Moisture Index）: 地表の水分含有を示す指標。NDWI とは異なる水分情報を抽出するため、反対の意味で挙げられることがある。
水域非検出指標: 水域の検出を抑制・非水域を強調する概念を表す名称。NDWI の対義語的に解釈されることがある。
乾燥地識別指数: 乾燥地を識別・強調する指標。水域の反対の特徴（乾燥地・砂漠化域など）を示す用途で用いられることがある。

ndwiの共起語

リモートセンシング: 地球表面を衛星や飛行機などの遠距離観測機器で測定・撮影する技術分野。NDWIはこのデータを使って水域を検出します。
衛星画像: 衛星が撮影した地表の画像データ。NDWIの計算には水域を識別するための特定バンド情報が含まれます。
水域検出: 水面や水域を画像から見つけ出す作業。NDWIの主な用途のひとつです。
水域抽出: 水域を地図上に切り出して取り出す処理。水域検出の実務的な成果物として用いられます。
水面: 水が表れている地表の領域。NDWIの信号の対象になります。
水域マッピング: 水域の分布を地図上に表す作業。NDWIの出力を可視化・分析します。
グリーンバンド: NDWIの計算に使われる緑色の波長帯データ。多くの衛星データで利用します。
緑波長 / グリーン帯域: NDWI計算で用いられる緑色の波長帯。バンド名としても使われます。
近赤外 / NIR: NDWIの計算に使われる近赤外線の波長帯。水と地表の信号を分離するのに重要です。
波長: 光の振る舞いを決めるエネルギーの長さ。NDWIは特定の波長帯の組み合わせで水の信号を強調します。
バンド組み合わせ: 複数の波長帯（バンド）を組み合わせて指標を計算する手法。NDWIはGreenとNIRの組み合わせです。
正規化差分水指標 / NDWI: 水域検出の指標の正式名称。グリーンと近赤外の値から水域を識別します。
Modified Normalized Difference Water Index / MNDWI: NDWIの改良版で、SWIR（短波長赤外）を追加して水域検出の精度を高めます。
SWIR / 短波長赤外: 短波長赤外線の波長帯。MNDWIで使われることが多く、建物や土壌ノイズの影響を抑えるのに役立ちます。
NDSI / 正規化雪差分指標: 雪や氷の検出に用いられる指標。NDWIと併せて使われることがあり、混同回避のため覚えておくと良いです。
閾値 / しきい値: 水域と非水域を分けるための基準値。NDWIの出力を二値化する際に設定します。
二値化: NDWIの結果を水域（1）と非水域（0）に分ける処理。
画像処理: デジタル画像を解析・編集する一連の処理。NDWIの計算もここに含まれます。
ノイズ除去: 計測ノイズや不要な信号を取り除く処理。NDWIの精度を上げるために重要です。
雲マスク / 雲除去: 雲を検出して分析対象から除外する前処理。NDWIの信頼性を高めます。
雲影除去: 雲の影響を受けた領域を除外・補正する処理。
地表水域: 地表に存在する水の領域を指す総称。NDWIの主な対象です。
河川 / 湖沼 / 湿地: 水域の代表的なタイプ。NDWIで検出・区別されることが多い水域カテゴリです。
衛星プラットフォーム: NDWI計算に用いられるデータ源となる衛星群。Landsat、Sentinel、MODISなどが代表例です。
Landsat: 米国地球探査局の地球観測衛星シリーズ。高解像度のNDWI計算に頻繁に用いられます。
Sentinel-2: 欧州のESAの高解像度衛星。NDWIの計算に適したバンドを提供します。
MODIS: NASAの多波長衛星。広域・長期間データの取得に適し、NDWIの時系列分析に用いられます。
水域精度評価: 抽出した水域の正確さを評価するプロセス。検定・検証データとの比較などが含まれます。

ndwiの関連用語

NDWI: Normalized Difference Water Index の略。水域を強調して表す指標で、式は (Green - NIR) / (Green + NIR)。水域を検出・マッピングする際の基本的な指標で、陰影や濁水の影響を受けやすい点に留意が必要。
MNDWI: Modified NDWI の略。水域検出を改善するため Green と SWIR を用いる指標で、式は (Green - SWIR) / (Green + SWIR)。建築物や裸地の誤検出を抑える効果が期待される。
NDSI: Normalized Difference Snow Index の略。雪や氷の識別に用いられる指標で、式は (Green - SWIR) / (Green + SWIR)。NDWI とは別用途の指標。
NDVI: Normalized Difference Vegetation Index の略。植生の量を評価する指標で、式は (NIR - Red) / (NIR + Red)。水域と植生の判別に役立つ補助指標として使われる。
AWEI: Automated Water Extraction Index の略。水域抽出を自動化する指標シリーズの総称で、複数波長を組み合わせて陰影・濁水の影響を抑える設計。
AWEIsh: AWEI の浅水域向け変種。浅い水域での検出精度向上を目的とする。
AWEInsh: AWEI の非浅水域向け変種。深い水域での誤検出を抑える設計。
Green_band: グリーン波長帯。水域検出で重要な帯のひとつで、反射率が比較的高く出る鮮明なスペクトル領域。
NIR_band: 近赤外波長帯。水は低反射であることが多く、NDWI 系の指標設計で重要な役割を果たす。
SWIR_band: 短波長赤外波長帯。MNDWI などで使用され、水域検出のノイズを減らすのに役立つ。
Landsat8: Landsat 8 は陸地観測用の長期データを提供する衛星。NDWI/MNDWI の計算に使われるグリーン、NIR、SWIR バンドを提供。
Sentinel2: Sentinel-2 は高頻度の陸域観測衛星。NDWI/MNDWI の計算に適したグリーン、NIR、SWIR バンドを提供。
MODIS: MODIS は広域・頻度の高い観測データを提供するセンサー群。大域的な水域動態の監視に利用されることが多い。
Water_body_detection: 水域検出の総称。衛星画像から水域の分布や変化を把握する作業全般を指す。
Thresholding: 閾値処理。NDWI などの連続指標を水域/非水域に二値化する際に用いる手法。水域の適切な閾値は地域・状況で異なる。
Preprocessing_radiometric_and_atmospheric_correction: 前処理として放射補正と大気補正を行い、地表反射率へ近づける工程。水域検出の精度向上に不可欠。
Cloud_masking: 雲とその影の除去・マスク作成。水域検出の誤検出を防ぐために重要な処理。
Glare_and_shadow_reduction: 水面のギラつきや地表・水面陰影の影響を抑制する技術。水域検出の信頼性を高める。
Turbidity_effect: 水の濁度が指標値に影響を与える現象。濁水は反射特性が変化し、誤検出の原因となることがある。
Hydrological_applications: 洪水・干潤、湿地の管理、灌漑計画など、水文学的応用領域。水域の分布変化を追跡するのに用いられる。
Change_detection: 時系列データを用いた変化検出。水域の拡大・縮小、干渉のモニタリングに有用。
Remote_sensing: リモートセ sensing の総称。衛星画像や空中画像を用いて地表の情報を取得・分析する技術。
Spectral_indices: スペクトル指数の総称。NDVI や NDWI など、特定の波長帯の組み合わせで地表特性を抽出する指標群。
Google_Earth_Engine: Google Earth Engine。大規模な地球観測データの処理・分析をオンラインで行えるプラットフォーム。
QGIS: オープンソースの地理情報システム。NDWI 等の計算や地図作成に使えるツール。
ArcGIS: 商用の地理情報システム。高度な解析機能と豊富なデータ管理機能を提供。
Bathymetry_estimation: 水深推定。水域の深さを、NDWI や他の指標と組み合わせて推定する研究分野。
Surface_reflectance: 地表面反射率。衛星データを水平方向に整える前処理の基礎となる量。
Water_quality_monitoring: 水質モニタリング。NDWI 系列指標と他の波長情報を組み合わせ、水域の状態を評価・監視する用途。