近期，加拿大一枝黄花频频登上热搜，全国各地都在如火如荼地开展铲除清剿工作，为何国家对这种看起来普普通通的菊科植物实施了如此严格的除治政策呢？

图1 一枝黄花铲除新闻报道

一、背景介绍

加拿大一枝黄花，又名黄莺、麒麟草。主要生长在河滩、荒地、公路两旁、农田边、农村住宅四周，是多年生植物，根状茎发达，繁殖力极强，传播速度快，生长优势明显，生态适应性广阔，与周围植物争阳光、争肥料，直至其它植物死亡。可谓是黄花过处寸草不生，故被称为生态杀手、霸王花。因此，加拿大一枝黄花在2010年就被列入了我国第二批《中国外来入侵物种名单》。

图2 一枝黄花盛花期（图片来源于网络）

二、项目简介

长光禹辰积极响应国家对生物入侵的防治政策，公司技术团队于11月份赴江苏省某地获取加拿大一枝黄花的多光谱影像并采集了高光谱数据，旨在通过低空无人机多光谱遥感技术对加拿大一枝黄花的搜查工作提供技术支持，协助生态环保与林草治理相关部门及时获取恶性杂草的分布情况。 

本次多光谱影像数据获取采用M300 RTK+MS600 Pro多旋翼无人机遥感系统，同步搭载H20可见光载荷获取高分辨率影像；并使用ASD地物光谱仪采集加拿大一枝黄花的不同生长期的高光谱数据。

图3 M300 RTK+MS600 Pro+H20

三、数据分析

【1】高光谱信息提取

实验获取了一枝黄花盛花期的冠层光谱特征以及同场景下其他常见地物的高光谱数据，截取与多光谱相机波段重叠的400-1000nm部分分析其光谱特征，可发现加拿大一枝黄花具有以下光谱特征：

在近红外波段（760-1000nm）与正常绿植、木板以及人工表面有着较大的反射差异，一枝黄花的反射率明显偏高。

因植物本身的色彩特性，其在500nm后反射率迅速升高，明显区别于其他植物与复杂地物。

图4 一枝黄花盛花期光谱特征曲线

【2】多光谱影像光谱信息对比

将MS600 Pro多光谱相机的原始影像数据进行配准、拼接、反射率校正等预处理工作，得到测区范围内的一枝黄花拼接结果。

本次任务航高100m，拼接影像分辨率约为6.7cm。

图5 多光谱拼接影像

其中测区内北部存在种植比较密集的一枝黄花，使用ENVI软件查看航空影像相应地物的光谱曲线，经对比可发现一枝黄花的光谱特征与高光谱数据基本相同。

故针对一枝黄花在绿、红波段（图6中2、3波段）与绿色植被的差异、在红边、近红外波段（图6中4、5、6波段）与红花间的差异以及在蓝、绿波段（图6中1、2波段）与其他地物的差异为主要信息进行建模提取。

图6 航空多光谱影像光谱特征分析

【3】一枝黄花模型提取

100m航高下一枝黄花提取结果如图7。

图7 100m识别结果

将所建立模型应用于其他航高拍摄的高分辨率光谱影像，亦可达到较好的提取效果。图8为20m航高的高分辨率多光谱影像中应用模型提取前后的结果，黄色部分为一枝黄花。

图8 高分辨率多光谱影像提取

四、结论

通过高清影像目视影像对比与实地检验，应用该模型提取一枝黄花的整体精度超过80%。以光谱特征差异为主要因素建立的一枝黄花提取模型可以充分分离目标特征，并实现目标的自动化提取工作，同时低空无人机遥感的高效工作模式，也可大幅降低人力搜查成本。

未来，长光禹辰将持续关注多光谱遥感在“加拿大一枝黄花”识别与定位领域的应用，为生态环境、生物入侵等领域提供更加完善的解决方案。

关于我们

长光禹辰成立于2017年，是一家由中国科学院长春光机所和青岛高新区联合成立的高新技术企业，公司核心团队来自长春光机所，形成了以MS600多光谱相机为代表的无人机载光谱遥感硬件产品线、以Yusense Map/Map Plus为依托的光谱数据预处理及分析软件和以Yusense Cloud为依托的端云一体化服务平台，并在农业、林业、生态、环保、警用等领域开展了深入的行业应用。公司专注于无人机航空遥感与光电探测领域，持续推出革新的软硬件产品，落地更丰富的行业应用场景，致力于用技术和产品推动行业进步。