Sistema para Cafeicultura de Precisão

Saiba a previsão da safra e gere mapas de variabilidade espacial da produtividade



Safra do Café é um sistema avançado para Cafeicultura de Precisão em fase de protótipo que integra amostras geolocalizadas da produtividade do café, imagens do sensor MSI/Sentinel-2AB via Google Earth Engine (GEE) e Machine Learning para:


  • gerar mapas de variabilidade espacial da produtividade;
  • monitorar áreas de produção com índices espectrais (NDVI, NDRE, CCCI, GNDVI, NDMI, MSAVI2, NBR, TWI2 e NDWI);
  • processar dados, analisar a correlação da produtividade com os índices espectrais, treinar com ML e prever a próxima safra.


O projeto é resultado de pesquisas no âmbito do Programa de Pós-graduação em Agricultura de Precisão da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM).


AVISO IMPORTANTE

O sistema não faz gestão de dados, apenas os salva na nuvem de forma temporária para realizar as análises.

Ao iniciar nova análise ou atualizar o sistema, os dados são apagados de forma automática.


O sistema disponibiliza dados utilizados nas pesquisas para testes de funcionamento das etapas, caso o usuário não tenha seus próprios dados.


Etapas e entregas do sistema

Área amostral Safra do Café

Adicione a área amostral (polígono) e carregue ou crie os pontos amostrais de produtividade. Informe a densidade de plantas por hectare e produtividade média da safra atual. Tudo é salvo em uma pasta temporária. O mapa já exibe o polígono e os pontos para uma inspeção rápida.


Adicione a área de produção e amostras da produtividade

Área amostral Safra do Café

O sistema gera de forma automática um mapa de variabilidade espacial a partir dos pontos com produtividade observada. A interface mostra a distribuição espacial e ajuda a identificar padrões de maior ou menor rendimento dentro da área amostral, apoiando decisões de manejo localizado.


Geração automática do mapa de variabilidade espacial da produtividade


Área amostral Safra do Café

Esta é uma ferramenta essencial para o monitoramento da próxima safra: o sistema consulta o satélite Sentinel-2AB (sensor MSI), calcula os índices espectrais (NDVI, GNDVI, NDRE, CCCI, MSAVI2, NDWI, NDMI, NBR, TWI2) no período escolhido e fornece os valores médios dos índices num gráfico para análise temporal do vigor vegetativo e estresse climático.


Monitoramento da área de produção com índices espectrais

Área amostral Safra do Café

O sistema processa os índices espectrais para os pontos amostrais usando os parâmetros definidos por você (período, % de nuvens, buffer) e gera um CSV com estatísticas por ponto e data. Esse arquivo é a base padronizada para as análises posteriores, garantindo consistência entre monitoramento e modelagem.


Processamento de dados para análise e previsão de safra

Área amostral Safra do Café


Área amostral Safra do Café

O sistema identifica o arquivo CSV do processamento de dados faz a análise de correlação entre os índices espectrais e a produtividade, ajudando a entender quais variáveis têm maior associação com o rendimento e a interpretar o comportamento dos indicadores na área de produção do café.


Análise de correlação entre índices espectrais e produtividade


Área amostral Safra do Café

No treinamento com Machine Learning, são avaliados 11 modelos de algoritmos (como XGBoost, Random Forest, MLP, SVR etc.), executados 20 vezes cada e avaliados por meio de métricas estatísticas (R², RMSE), sendo destacado o melhor modelo global, que por sua vez será usado para prever a safra na etapa seguinte.


Treinamento e avaliação dos modelos de Machine Learning

Área amostral Safra do Café

A etapa final é gerada a partir do cálculo dos índices espectrais para duas janelas: a safra de treinamento (passada) e a safra de predição (futura). Em seguida, é aplicado o melhor modelo de algoritmo para estimar a produtividade média em sc/ha e gerar o mapa de variabilidade espacial em kg por ponto.


Previsão da safra e mapa de variabilidade espacial da produtividade

Área amostral Safra do Café
Área amostral Safra do Café
Área amostral Safra do Café
Área amostral Safra do Café

"O aplicativo da Safra do Café superou minhas expectativas. A interface é intuitiva, o desempenho estável e a funcionalidade oferece exatamente o que é necessário para acompanhar uma produção de café de forma clara e eficiente. Oferece relatórios e alertas para auxiliar na tomada de decisões. Recomendo fortemente para quem busca uma solução prática e confiável para gestão agrícola."


Alexandre Levada | Professor Adjunto no Departamento de Computação da UFSCar, com área de pesquisa em reconhecimento de padrões/aprendizado de máquina, processamento de sinais e imagens.

"A aplicação Safra do Café combina observação da Terra (Sentinel-2), processamento em nuvem (GEE) e técnicas avançadas de Machine Learning aplicadas a índices espectrais. O resultado é um sistema capaz de monitorar áreas, produzir mapas de variabilidade e projeções de produtividade, tudo acessível por interfaces WebGIS e dashboards que priorizam usabilidade e transparência analítica. É motivador testemunhar o avanço de aplicações desse porte no ecossistema de geotecnologias. Como pesquisador e entusiasta de geotecnologias, Machine Learning e WebGIS, fico feliz em ver soluções deste nível ganhando forma."


Cristhian Santana Cunha | Sócio e Professor na AmbGEO, Doutor em Sensoriamento Remoto, Cientista de dados Geoespaciais, Desenvolvedor e Consultor.

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