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
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
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
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
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
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
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
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
"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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