Original paper
Low-weight and UAV-based Hyperspectral Full-frame Cameras for Monitoring Crops: Spectral Comparison with Portable Spectroradiometer Measurements
[Leichte und UAV-getragene hyperspektrale, bildgebende Kameras zur Beobachtung von landwirtschaftlichen Pflanzenbeständen: spektraler Vergleich mit einem tragbaren Feldspektrometer]
Bareth, Georg; Aasen, Helge; Bendig, Juliane; Gnyp, Martin Leon; Bolten, Andreas; Jung, András; Michels, René; Soukkamäki, Jussi
Photogrammetrie - Fernerkundung - Geoinformation Jahrgang 2015 Heft 1 (2015), p. 69 - 79
published: Feb 1, 2015
Abstract
The non-destructive monitoring of crop growth status with field-based or tractor-based multi- or hyperspectral sensors is a common practice in precision agriculture. The demand is given for flexible, easy to use, and field scale systems with super-high resolution (< 20 cm) or on single plant scale to provide knowledge on in-field variability of crop status for management purposes. Satellite- and airborne systems are usually not able to provide the spatial and temporal resolution for such purposes within a low-cost approach. The developments in the area of Unmanned Aerial Vehicles (UAV) equipped with hyperspectral sensor systems may be suited to fill that niche. In this contribution, we introduce two hyperspectral full-frame cameras weighing less than 1 kg which can be mounted to low-weight UAVs (< 3 kg). The first results of a campaign in June/July 2013 are presented and the derived spectra from the hyperspectral images are compared to related spectra collected with a portable spectroradiometer. The first results are promising.
Kurzfassung
Die nicht-destruktive Beobachtung von Pflanzenwachstum mit feldbasierten oder traktorbasierten multi- oder hyperspektralen Sensoren ist eine gängige Praxis in der Präzisionslandwirtschaft. Um Wissen über die Variabilität des Pflanzenzustands im Feld für Managementzwecke bereitzustellen, werden flexible, multitemporal einsetzbare und einfach zu bedienende Systeme zur Erfassung ganzer Felder mit extrem hoher Auflösung (< 20 cm) oder für Einzelpflanzen benötigt. Satelliten- und flugzeuggetragene Systeme sind in der Regel nicht in der Lage, diese räumliche und zeitliche Auflösung für solche Anwendungen bereitzustellen, bzw. dies wäre mit einem nicht vertretbaren finanziellen Aufwand verbunden. Die Entwicklungen im Bereich der Unmanned Aerial Vehicles (UAV) sowie der hyperspektralen Sensortechnik scheinen genau diese Nische zu füllen. In diesem Beitrag stellen wir zwei hyperspektrale Kameras mit einem Gewicht von weniger als 1 kg vor, die mit leichten UAVs (< 3 kg) geflogen werden können. Wir präsentieren die ersten Ergebnisse einer Kampagne im Juni/Juli 2013 und vergleichen die aus den hyperspektralen Bildern abgeleiteten Spektren mit entsprechenden Spektren eines tragbaren Feldspektrometers. Die ersten Ergebnisse sind vielversprechend.
Keywords
csm • vegetation index • crops • hyperspectral • sensors • uav • change detection • plant height • 3d • agriculture