使用多光谱影像监控入侵水草

黄莲花（Yellow floating heart），又称荇菜，是一种来自东南亚的入侵水草，在美国，它成为影响湖泊生态系统的重要因素之一。

黄莲花（Nymphoides peltata）

黄莲花是一种来自东南亚的入侵水生植物，其被引入美国用于观赏植物，从引进以来，黄莲花影响了许多湖泊的生态，因为它迅速蔓延并影响了许多本地物种。黄莲花形成一层密闭的叶片层，阻止本地物种接受光照，同时，它减少了水体的含氧量，为蚊子创造了繁殖条件，并妨碍了湖泊的水上活动（如划船、钓鱼、游泳等）。

因此，美国的密歇根州、明尼苏达州和威斯康星州等地禁止黄莲花的引入。

Carl Blackwell湖是由俄克拉荷马州立大学（OSU）维护的中型水库，是校园的饮用水来源。OSU研究人员为了阻止黄莲花蔓延到周围其他水体，迅速采取了解决措施。

由于杂草很难去除，选择了除草剂。但是，要对除草剂要进行选择，谨慎使用，以免影响湖泊的水质和本地水生植物的健康。经过8年测试，他们选择了一种选择性的系统性的除草剂，该除草剂已被EPA批准，可用于饮用水，并已在其他州用于控制黄莲花。

为了监控该除草剂的有效性，OSU的研究人员决定采用遥感方法。将无人机多光谱图像和来自Sentinel-2的卫星图像两者相组合。对于无人机图像的获取，他们采用大疆无人机搭载MicaSense RedEdge-MX多光谱传感器。他们选择RedEdge-MX多光谱传感器的主要原因之一是它有DLS2光照传感器和校准板，能够进行很好的辐射校准。此研究需要数据有很好的可重复性，因为从4月到10月，要飞行测量13次。

施用除草剂之前，Carl Blackwell湖的Sentinel-2 RGB图像。黄莲花在图像中显示为浅绿色

（上图）来自Sentinel-2的假彩色合成影响，采用波段8、4和3。黄莲花在图像中显示为粉红色。

（下图）对Cove D放大显示，因为空间分辨率很只有10m /像素，图象显示模糊，为了深入了解海湾的黄莲花健康状况，采用了RedEdge-MX数据，因为它提供了更高的空间分辨率，也就提供了更多的细节。

水面上捕获多光谱图像很棘手，因为水面通常是均匀的，这使图像拼接变得困难。为了确保良好的输出，他们将重叠率提高到80％，以便软件进行拼接。

该图像是红边、红色和绿色谱带的假彩色合成图象。假彩色图提供了黄莲花的清晰轮廓，以及黄莲花的活力信息。

使用除草剂之后，他们开始了无人机飞行测量，此时除草剂覆盖了整个湖泊的1％。RedEdge-MX用于深入了解水草的健康情况，这对选择性除草剂的应用很重要。然后，利用Sentinel-2卫星的RGB和假彩色合成影像（FCC）在更大范围内监测除草剂施肥后黄莲花的变化情况。粗调分辨率足以进行测量，10m空间分辨率图像表明该除草剂是有效的，黄莲花的回退率为96％。

然而，与黄莲花的战斗还没有结束。预计黄莲花会再次在Carl Blackwell湖蔓延，监测工作将继续进行。黄莲花通过小株繁殖，小株从主株中分离出来，漂浮到新的地方生长，或者沉入湖底保持休眠。不管怎样，分株意味着一些黄莲花可以逃避除草剂的作用。遥感工作将继续进行，以保护Carl Blackwell湖，并防止黄莲花蔓延到该州的其他湖泊。