Kahden varpukasvin spektrien kaksisuuntaiset heijastussuhdetekijämittaukset

Recent studies have shown the benefits of multiangular remote sensing techniques for characterizing vegetation reflection properties. The study of spectral anisotropy of understory vegetation enables methods for improved plant species identification, and provides valuable input data for radiation scattering models of forests. This thesis presents the applied methods and results of a research effort carried out over the growing season of 2017 for the temporal spectral characterization of two of the economically most important wild berry species in Finland: lingonberry (Vaccinium vitis-idaea) and blueberry (Vaccinium myrtillus). The spectral bidirectional reflectance factor (BRF) data on lingonberry and blueberry shrub samples were collected in a multidirectional measurement geometry using the Finnish Geodetic Institute Goniospectrometer (FIGIFIGO) in laboratory conditions. Leaf reflectance and transmittance spectra on both species were collected with SpectroClip-TR spectral probe. The anisotropic characteristics were analysed in the spectral range from 400 to 2200 nm for view angle dependence (-40° to +40°), illumination angle dependence (+40°, +55°), seasonal dynamics over the growing season (2017), and for berry and flower detection. Both lingonberry and blueberry shrubs have strong backward and notable forward scattering characteristics on the principal plane. In the interspecies comparison, lingonberry is brighter into all view direction in the visible and near infrared wavelengths but darker in the short-wave infrared. Increasing the illumination zenith angle by 15° improves the spectral discrimination of the two dwarf shrub species by inducing a 12% ratio of the spectral responses. Vegetation indices that are commonly used in remote sensing of forests (NDVI, NDVI705, MSI, PSRI) show low sensitivity to the changes in the view- and illumination angles. The presence of lingonberries and lingonberry flowers is indicated as a spectral peak around 679 nm in the spectral ratio of samples with berries or flowers to samples without berries or flowers. It was shown that the analysis of spectral data on the reflectance anisotropy improves the spectral discrimination of the dwarf shrub species. The contribution of the berries on the obtained shrub spectra was shown to be notable enough to justify further studies by applying unmanned aerial vehicle (UAV) platforms. Future studies on the aerial spectral data are suggested to evaluate the potential of berry mapping in larger-scale.Viimeaikaiset tutkimukset ovat osoittaneet monisuunta-spektrometrian hyödyt kasvillisuuden heijastusominaisuuksien karakterisoinnissa kaukokartoituksessa. Aluskasvillisuuden spektrien anisotropian tutkiminen edesauttaa kehittämään menetelmiä kasvilajien tunnistamiseksi ja tarjoaa validointiaineistoa metsien sirontamalleihin. Tämä diplomityö esittää menetelmät ja tulokset Suomen kahden taloudellisesti tärkeimmän luonnonmarjoja tuottavan varpukasvin, mustikan (Vaccinium myrtillus) ja puolukan (Vaccinium vitis-idaea), spektrien temporaalisesta karakterisointikampanjasta kasvukauden 2017 yli. Kaksisuuntainen heijastussuhdetekijä spektriaineisto mitattiin mustikan ja puolukan varpunäytteistä monisuuntamittausgeometriassa FIGIFIGO (Finnish Geodetic Institute Goniospectrometer) goniospektrometrillä laboratorio-olosuhteissa. Lehtien heijastus- ja läpäisyspektrit mitattiin molemmista lajeista käyttäen SpectroClip-TR mittalaitetta. Anisotropiset ominaispiirteet analysointiin aallonpituuksien 400 - 2200 nm välillä katselukulmariippuvuudelle (-40° to +40°), valaistuskulmariippuvuudelle (+40°, +55°), vuodenajan aiheuttamille muutoksille (kasvukausi 2017) sekä marja ja kukintojen tunnistamiselle. Sekä puolukka että mustikka osoittavat voimakasta taaksepäin suuntautuvaa ja huomattavaa eteenpäin suuntautuvaa ominaissirontaa päätasossa. Lajien välisessä vertailussa puolukka on kirkkaampi kaikkiin mitattuihin katselukulmiin näkyvän valon ja lähi-infrapunan aallonpituuksilla, mutta tummempi lyhytaaltoisen infrapunan alueella. Valaistuskulman zeniitin kasvattaminen 15° parantaa lajien spektrien erotettavuutta aiheuttamalla 12 %:n eron lajien heijastusvasteisiin. Yleisesti metsän kaukokartoituksessa käytetyt kasvillisuusindeksit (NDVI, NDVI705, MSI, PSRI) osoittavat matalaa herkkyyttä katselu- ja valaistuskulman muutoksille. Näytteessä olevat puolukanmarjat ja -kukat erottuvat spektrissä piikkinä 679 nm:n kohdalla, kun tarkastellaan marjallisten ja kukallisten näytteiden suhdetta marjattomiin ja kukattomiin. Spektriaineiston heijastus-anisotropian analysoinnin näytettiin edesauttavan varpukasvien erotettavuutta. Marjojen vahva kontribuutio varpunäytteistä mitattuihin spektreihin osoitettiin niin selkeästi, että jatkotutkimuksia UAV (unmanned aerial vehicle) -alustalla voidaan pitää perusteltuina. Ilma-aluksilla kerättyä aineistoa ehdotetaan käytettävän marjojen laajemman kartoituksen potentiaalin selvittämiseksi

A New Data Processing System for Generating Sea Ice Surface Roughness and Cloud Mask Data Products from the Multi-Angle Imaging SpectroRadiometer (MISR)

This study describes two novel data products derived from Multi-angle Imaging SpectroRadiometer (MISR) imagery: Arctic-wide maps of sea ice roughness and a binary cloud detection algorithm. The sea ice roughness maps were generated using a data processing system that matched MISR pixels with co-located and concurrent lidar-derived roughness measurements from Airborne Topographic Mapper (ATM), calibrated the multi- angle data to values of surface roughness using a K-Nearest Neighbor (KNN) algorithm, and then applied the algorithm to Arctic-wide MISR data for two 16-day periods in April and July 2016. The resulting maps show good agreement with independent ATM roughness data and enable characterization of the roughness of different ice types. The binary cloud detection algorithm was developed using a neural network approach and a training dataset constructed from Top-of-Atmosphere red band values from all MISR’s nine different viewing cameras for the same two months in various regions of the Arctic. The algorithm showed good performance in classifying pixels into cloudy and clear categories in MISR images, with better performance for clear pixels in April 2016 and better performance for cloudy pixels in July 2016. The algorithm also provides a significant advantage over existing MISR cloud mask products SDCM and ASCM in terms of accuracy and spatial resolution, with a resolution of 275 meters. The data products presented here can be used to gain insights into the seasonal and interannual changes in sea ice roughness and cloud cover over the Arctic and to develop and improve more accurate classification algorithms in the field of remote sensing

Spectrodirectional sensors for monitoring the American tropical dry forest succession

Programa de Doctorado en Diversidad y Función de Ecosistemas MediterráneosEl bosque tropical seco es un "hot-spot" a nivel mundial no solo por la biodiversidad que engloba, si no por su fragilidad y por estar altamente amenazado por el impacto humano, al ser un ecosistema que provee de diversos servicios ambientales, dadas las características climáticas y ambientales que lo definen. En comparación con el bosque tropical húmedo, al bosque tropical seco se le ha prestado mucha menos atención en el ámbito científico y legislativo. Es por ello que es prioritario el estudio de este ecosistema a escala de paisaje, para desarrollar estrategias de gestión y conservación. El bosque tropical seco se ha deforestado durante siglos para ser sustituido por zonas de pastos para ganado, con fines agrícolas o para extraer maderas preciosas. A partir de los informes presentados por el Club de Roma en 1968 acerca del desarrollo económico en curso y los efectos sobre la sociedad y el medio ambiente (presentados en la Cumbre de Estocolmo en 1978), y en el informe Bruntland de la ONU en 1987, que desembocaron en la Cumbre de la Tierra de Rio de Janeiro en 1992 y en Johannesburgo en 2002, la presión internacional acerca del estado del medio ambiente y de la necesidad de preservarlo, llevaron a los gobiernos de muchos países a dictar legislación referente a la protección del medio ambiente dentro de sus territorios nacionales. Gracias a ello, en el caso del bosque tropical seco, se protegieron ciertas zonas dedicadas a la conservación del ecosistema, comenzando así un proceso de regeneración del bosque, o en términos ecológicos, de sucesión ecológica. Diversos estudios apuntan la necesidad de tener en cuenta el estado de desarrollo del bosque a la hora de estimar los servicios ambientales que pueden proporcionar, y de cara a la gestión de estos espacios. Por eso es necesario determinar la extensión y localización precisa del bosque tropical seco, especificando el estado de sucesión ecológica en el que se encuentra. La teledetección se erige como una herramienta de alta utilidad para estudios a escala paisaje, especialmente en ecosistemas que no sean de acceso fácil, como el bosque tropical seco. Además, es una herramienta que proporciona un monitoreo continuo a escala temporal y espacial a bajo coste. Hasta el momento los satélites en órbita eran capaces de identificar elementos de la superficie de la tierra, y en el caso de la vegetación, distinguen diferentes ecosistemas e incluso rasgos fenológicos de la vegetación. Sin embargo, no son capaces de proporcionar información acerca de procesos ecológicos al detalle, como el estado de sucesión ecológica en el que se encuentra el bosque tropical seco. Los satélites de nueva generación, como Chris Proba, apuestan por tecnologías hasta el momento poco exploradas, como sensores hiperespectrales y observación del objeto en estudio desde varios ángulos de observación. En esta tesis, queremos estudiar la capacidad de Chris Proba para indagar más en profundidad en procesos ecológicos como la sucesión ecológica, o la productividad de pastos tropicales. En una primera aproximación al estudio de las imágenes Chris Proba, se han analizado los valores de reflectancia de imágenes adquiridas para México, Nicaragua y Brasil (cubriendo todo el eje latitudinal de distribución del bosque tropical seco en el continente americano). Se han utilizado imágenes de la época seca y la época de lluvias con cinco ángulos de observación diferentes (-55º, -36º, 0º, +36º, +55º). Las áreas de trabajo corresponden con tres estadios sucesionales dentro del bosque tropical seco secundario (temprano, intermedio y maduro), que fueron caracterizados a partir de su estructura y composición florística. Las técnicas estadísticas empleadas incluyen un análisis de las firmas espectrales para cada ángulo de observación, estadio sucesional y estación del año y análisis de la varianza para cada una de las 18 bandas espectrales del sensor. Además se realizó un análisis multidimensional con las 18 bandas que ofrece este satélite y estudios estadísticos de separación espectral de los estados sucesionales del bosque tropical seco. Los resultados apuntan a que Chris Proba es capaz de distinguir los tres estadios sucesionales del bosque tropical seco en los tres puntos del continente americano estudiados en función de sus características espectrodireccionales, especialmente durante la época seca. Una vez demostrada la potencialidad de Chris Proba para la discriminación de estados sucesionales del bosque tropical seco (capítulo 2), se hace necesaria la elaboración de mapas de distribución de dichos estados sucesionales, que supondrá una herramienta real para la gestión de este tipo de espacio. Para el desarrollo del capítulo 2, se han utilizado imágenes del bosque tropical seco brasileño, por el alto conocimiento de campo que se tiene del área. Para la generación de mapas de clasificación, se han empleado modelos estadísticos no paramétricos, que se adaptan mejor a las características de la ecología del bosque tropical, que no se definen por una distribución normal de datos. Se han utilizado árboles decisiones como método estadístico. Se han analizado diversas combinaciones de variables a introducir en el modelo estadístico (nº de ángulos de observación y nº de estaciones del año) para dilucidar cuál es la mejor opción en la creación de un mapa de clasificación de estados sucesionales del bosque tropical seco, en función de los resultados de precisión de los mapas resultantes. Una vez habiendo explorado las técnicas apropiadas para generar un mapa de estados sucesionales de bosque tropical seco en área planas, nos enfrentamos al reto de elaborar un mapa de similares características en México, donde existe la dificultad añadida de la topografía del área. En el mundo de la teledetección, no se ha logrado una corrección radiométrica de los valores de reflectancia de píxeles afectados por sombras que crea el relieve con una precisión adecuada. Sin embargo, es del todo necesario tener mapas de los estados sucesionales del bosque tropical seco para la gestión del mismo, por lo que la limitación de la topografía debe ser superada, y éste es el interés de nuestro estudio. Para Chris Proba, además, se debe considerar el efecto del ángulo de observación en la iluminación de la superficie terrestre. Una vez las imágenes Chris Proba fueron corregidas atmosféricamente y ortorectificadas, se aplicó un algoritmo que utiliza el coseno del ángulo de incidencia solar para rectificar el efecto de las sombras generadas por el terreno. Se realizaron mapas de clasificación usando las imágenes Chris Proba antes y después de aplicar dicho algoritmo para cuantificar el error producido por las sombras en la identificación de los estados sucesionales del bosque tropical seco. La presente tesis presenta por primera vez mapas de sucesión del bosque tropical seco americano, una herramienta indispensable para la gestión de este ecosistema amenazado. Se abre una línea de trabajo en la monitorización de este fenómeno ecológico, puesto que una vez determinada la técnica más apropiada para realizar mapas de clasificación de los estados de sucesión del bosque seco, se podrán realizar mapas cada cierto tiempo para monitorizar y estudiar el progreso de la regeneración del bosque seco y la tasa se crecimiento del bosque. Tras los experimentos conducidos en la presente tesis, se ha llegado a la conclusión de que son necesarias técnicas más complejas de teledetección para monitorear y cartografiar fenómenos fenológicos, como la sucesión ecológica del bosque tropical seco. Queda demostrado que los sensores multiespectrales son insuficientes para la identificación de estados sucesionales del bosque tropical seco, mientras que los sensores hiperespectrales sí lo logran. Además, la observación multiangular que ofrecen pocos satélites (como Chris Proba), aportan nueva información acerca de la estructura del bosque tropical seco, que ayuda a la discriminación de estados de sucesión. Los resultados de esta tesis animan a continuar en estas líneas de trabajo (hiperespectrabilidad y multiangularidad), de cara al diseño de satélites y planificación de misiones espaciales en el futuro.Universidad Pablo de Olavide. Departamento de Geografía, Historia y Filosofí

Enhanced processing of SPOT multispectral satellite imagery for environmental monitoring and modelling

The Taita Hills in southeastern Kenya form the northernmost part of Africa’s Eastern Arc Mountains, which have been identified by Conservation International as one of the top ten biodiversity hotspots on Earth. As with many areas of the developing world, over recent decades the Taita Hills have experienced significant population growth leading to associated major changes in land use and land cover (LULC), as well as escalating land degradation, particularly soil erosion. Multi-temporal medium resolution multispectral optical satellite data, such as imagery from the SPOT HRV, HRVIR, and HRG sensors, provides a valuable source of information for environmental monitoring and modelling at a landscape level at local and regional scales. However, utilization of multi-temporal SPOT data in quantitative remote sensing studies requires the removal of atmospheric effects and the derivation of surface reflectance factor. Furthermore, for areas of rugged terrain, such as the Taita Hills, topographic correction is necessary to derive comparable reflectance throughout a SPOT scene. Reliable monitoring of LULC change over time and modelling of land degradation and human population distribution and abundance are of crucial importance to sustainable development, natural resource management, biodiversity conservation, and understanding and mitigating climate change and its impacts. The main purpose of this thesis was to develop and validate enhanced processing of SPOT satellite imagery for use in environmental monitoring and modelling at a landscape level, in regions of the developing world with limited ancillary data availability. The Taita Hills formed the application study site, whilst the Helsinki metropolitan region was used as a control site for validation and assessment of the applied atmospheric correction techniques, where multiangular reflectance field measurements were taken and where horizontal visibility meteorological data concurrent with image acquisition were available. The proposed historical empirical line method (HELM) for absolute atmospheric correction was found to be the only applied technique that could derive surface reflectance factor within an RMSE of < 0.02 ps in the SPOT visible and near-infrared bands; an accuracy level identified as a benchmark for successful atmospheric correction. A multi-scale segmentation/object relationship modelling (MSS/ORM) approach was applied to map LULC in the Taita Hills from the multi-temporal SPOT imagery. This object-based procedure was shown to derive significant improvements over a uni-scale maximum-likelihood technique. The derived LULC data was used in combination with low cost GIS geospatial layers describing elevation, rainfall and soil type, to model degradation in the Taita Hills in the form of potential soil loss, utilizing the simple universal soil loss equation (USLE). Furthermore, human population distribution and abundance were modelled with satisfactory results using only SPOT and GIS derived data and non-Gaussian predictive modelling techniques. The SPOT derived LULC data was found to be unnecessary as a predictor because the first and second order image texture measurements had greater power to explain variation in dwelling unit occurrence and abundance. The ability of the procedures to be implemented locally in the developing world using low-cost or freely available data and software was considered. The techniques discussed in this thesis are considered equally applicable to other medium- and high-resolution optical satellite imagery, as well the utilized SPOT data.Taitavuoret sijaitsevat Kaakkois-Keniassa ja muodostavat pohjoisimman osan Itäisistä Kaarivuorista. Conservation International -järjestön mukaan Itäisten Kaarivuorten alue kuuluu luonnon monimuotoisuuden (biodiversiteetin) kannalta kymmenen tärkeimmän joukkoon maailmassa. Taitavuorilla, kuten monilla muilla kehittyvien maiden alueilla, viime vuosikymmenten aikana väestönkasvu on johtanut merkittäviin maankäytön muutoksiin kuten esimerkiksi kiihtyvään maan heikkenemiseen, erityisesti maaperäeroosion muodossa. Moniaikaiset optisen alueen SPOT-satelliittikuvat tarjoavat arvokasta tietoa ympäristön tilan seurantaan ja ympäristömallinnukseen paikallisella ja alueellisella tasolla. SPOT-satelliittikuva-aineiston hyödyntäminen kvantitatiivisessa kaukokartoituksessa vaatii kuitenkin ilmakehän vaikutuksen poistamista sekä maanpinnan heijastussuhteen määrittämistä. Lisäksi alueilla, joilla maasto on epätasaista, kuten Taitavuorilla, satelliittikuvalle on tehtävä topografinen korjaus, jotta maanpinnan heijastusarvot olisivat vertailukelpoisia koko satelliittikuvan alueella. Maankäytön muutosten monitorointi ja maaperän huononemisen sekä väestön levinneisyyden ja runsauden mallintaminen ovat ratkaisevan tärkeitä kestävälle kehitykselle, luonnonvarojen hallinnalle, biologisen monimuotoisuuden suojelulle ja ilmastonmuutoksen hillitsemiselle ja sen vaikutusten vähentämiselle. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli kehittää ja arvioida tehostettuja prosessointimenetelmiä SPOT-satelliittikuville. Tutkimuksessa kehitettyjä menetelmiä voidaan hyödyntää ympäristön tilan seurannassa ja mallintamisessa kehittyvissä maissa alueilla, joilla täydentävä tutkimusaineisto on puutteellista. Tässä tutkimuksessa Taitavuoret oli varsinainen tutkimusalue, jossa sovellukset kehitettiin ja Helsinki toimi kontrollialueena validoinnissa ja ilmakehäkorjausten hyvyyden arvioinnissa. Tutkimuksessa esitetty ilmakehäkorjaus menetelmä, ns. historical empirical line method (HELM), osoittautui ainoaksi menetelmäksi, jolla maanpinnan heijastussuhteen arvion keskivirhe (RMSE) oli < 0.02 ja suhteellinen tarkkuus < 10%. Yllä mainittu tarkkuustaso on yleisesti hyväksytty vertailuarvo osoittamaan ilmakehäkorjauksen onnistumisen. Monitasoista kuvasegmentointia ja objekti-orientoitunutta mallintamista (MSS/ORM) hyödynnettiin Taitavuorten maankäytön kartoittamisessa SPOT-satelliittikuvalta. Objekti-orientoitunut menetelmä onnistui parantamaan huomattavasti yksi-tasoista maximum-likelihood -luokitusta. Kuvasegmentoinnilla tuotettua Taitavuorten maankäyttöaineistoa käytettiin maaperän huonontumisen mallintamisessa yhdessä alhaisen kustannuksen geospatiaalisten karttatasojen kanssa, jotka kuvaavat mm. Taitavuorten topografiaa, sadantaa ja maaperää. Mallintamisessa arvioitiin potentiaalista maa-aineksen häviämistä ns. USLE-eroosiomallin avulla. Lisäksi Taitavuorten väestön leviämistä ja väestön määrää mallinnettiin SPOT-satelliittikuvalta ja paikkatieto-aineistoista saaduilla geospatiaalisilla muuttujilla. Ennustemallit kalibroitiin käyttäen epälineaarista regressiota. Mallinnuksessa pyrkimyksenä oli sen toistettavuus myös kehittyvissä maissa. Täten mallinnuksessa pyrittiin hyödyntämään alhaisen kustannuksen tai vapaasti saatavilla olevia aineistoja ja ohjelmistoja

DAugNet: Unsupervised, Multi-source, Multi-target, and Life-long Domain Adaptation for Semantic Segmentation of Satellite Images

The domain adaptation of satellite images has recently gained an increasing attention to overcome the limited generalization abilities of machine learning models when segmenting large-scale satellite images. Most of the existing approaches seek for adapting the model from one domain to another. However, such single-source and single-target setting prevents the methods from being scalable solutions, since nowadays multiple source and target domains having different data distributions are usually available. Besides, the continuous proliferation of satellite images necessitates the classifiers to adapt to continuously increasing data. We propose a novel approach, coined DAugNet, for unsupervised, multi-source, multi-target, and life-long domain adaptation of satellite images. It consists of a classifier and a data augmentor. The data augmentor, which is a shallow network, is able to perform style transfer between multiple satellite images in an unsupervised manner, even when new data are added over the time. In each training iteration, it provides the classifier with diversified data, which makes the classifier robust to large data distribution difference between the domains. Our extensive experiments prove that DAugNet significantly better generalizes to new geographic locations than the existing approaches

MULTIRESOLUTION SEGMENTATION FOR EXTRACTING PLASTIC GREENHOUSES FROM DEIMOS-2 IMAGERY

Abstract. Accurate greenhouse mapping can support environment monitoring and resource management. In an object-based image analysis (OBIA) approach focused on plastic covered greenhouses (PCG) classification, the segmentation is a crucial step for the goodness of the final results. Multiresolution segmentation (MRS) is one of the most used algorithms in OBIA approaches, being greatly enabled by the advent of the commercial software eCognition. Therefore, in addition to the segmentation algorithm used, it is very important to count on tools to assess the quality of segmentation results from digital images in order to obtain the most similar segments to the real PCG objects. In this work, several factors affecting MRS such as the type of input image and the best MRS parameters (i.e., scale, compactness and shape), have been analysed. In this regard, more than 2800 segmentations focused on PCG land cover were conducted from four pre-processed Deimos-2 very high-resolution (VHR) satellite orthoimages taken in the Southeast of Spain (Almería). Specifically, one multispectral and one pansharpened Deimos-2 orthoimages, both with and without atmospheric correction were tested in this work. The free access AssesSeg command line tool, based on a modified version of the supervised discrepancy measure named Euclidean Distance 2 (ED2), was used to determine the best MRS parameters for all the VHR satellite images. According to both the supervised discrepancy measure ED2 and visual perception, the best segmentation on PCG was obtained over the atmospherically corrected pansharpened Deimos-2 orthoimage, achieving very good results

Opium yield estimates in Afghanistan using remote sensing

Accurate estimates of opium production are essential for informing counter-narcotics policy in Afghanistan. The cultivated area of opium poppy is estimated remotely by interpretation or digital classification of very high resolution (VHR) satellite imagery at sample locations. Obtaining an accurate estimate of average yield is more challenging as poor security prevents access to a sufficient number of field locations to collect a representative sample. Previous work carried out in the UK developed a regression estimator methodology using the empirical relationship between the remotely sensed normalised difference vegetation index (NDVI) and the yield indicator mature capsule volume. The application of the remote sensing approach was investigated in the context of the existing annual opium survey conducted by the United Nations Office on Drugs and Crime and Afghanistan’s Ministry of Counter Narcotics (UNODC/MCN) and indicated the potential for bias correction of yield estimates from a small targeted field sample. In this study we test the approach in Afghanistan using yield data and VHR satellite imagery collected by the UNODC/MCN surveys in 2013 and 2014. Field averaged measurements of capsule volume were compared to field averaged NDVI extracted using visual interpretation of poppy fields. The study compares the empirical relationships from the UK field trials with the Afghanistan data and discusses the challenges of developing an operational methodology for accurate opium yield estimation from the limited sample possible in Afghanistan

The acquisition of Hyperspectral Digital Surface Models of crops from UAV snapshot cameras

This thesis develops a new approach to capture information about agricultural crops by utilizing advances in the field of robotics, sensor technology, computer vision and photogrammetry: Hyperspectral digital surface models (HS DSMs) generated with UAV snapshot cameras are a representation of a surface in 3D space linked with hyperspectral information emitted and reflected by the objects covered by that surface. The overall research aim of this thesis is to evaluate if HS DSMs are suited for supporting a site-specific crop management. Based on six research studies, three research objectives are discussed for this evaluation. Firstly the influences of environmental effects, the sensing system and data processing of the spectral data within HS DSMs are discussed. Secondly, the comparability of HS DSMs to data from other remote sensing methods is investigated and thirdly their potential to support site-specific crop management is evaluated. Most data within this thesis was acquired at a plant experimental-plot experiment in Klein-Altendorf, Germany, with six different barley varieties and two different fertilizer treatments in the growing seasons of 2013 and 2014. In total, 22 measurement campaigns were carried out in the context of this thesis. HS DSMs acquired with the hyperspectral snapshot cameras Cubert UHD 185-Firefly show great potential for practical applications. The combination of UAVs and the UHD allowed data to be captured at a high spatial, spectral and temporal resolution. The spatial resolution allowed detection of small-scale heterogeneities within the plant population. Additionally, with the spectral and 3D information contained in HS DSMs, plant parameters such as chlorophyll, biomass and plant height could be estimated within individual, and across different growing stages. The techniques developed in this thesis therefore offer a significant contribution towards increasing cropping efficiency through the support of site-specific management