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Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico O café é uma das commodities agrícolas mais valiosas, cujo valor de mercado e potencial de exportação dependem da qualidade da bebida. Por sua vez, a qualidade da bebida resulta da interação de diferentes fatores desde a maturação dos frutos na colheita até as práticas pós- colheita. Tradicionalmente, a maturação dos frutos é avaliada por meio de amostragens manuais em campo, enquanto a qualidade da bebida é avaliada por meio de análise sensorial com provadores treinados. Esses métodos são demorados, não representativos de toda a área de cultivo e no caso da avaliação de qualidade são subjetivos devido a influência pessoal do provador. Por outro lado, o advento do sensoriamento remoto aéreo por meio dos Veículos Aéreos não Tripulados (VANT), bem como da espectroscopia associada a quimiometria e as técnicas de modelagem estatística apresentam-se como uma abordagem rápida e precisa para monitorar a variabilidade espaço-temporal da maturação e predizer a qualidade da bebida. Neste sentido, o objetivo geral dessa tese, estruturada na forma de capítulos, incluindo a introdução e conclusão geral, consistiu na modelagem da maturação e qualidade da bebida do café arábica usando sensoriamento remoto e proximal. No segundo capítulo, desenvolveu-se um índice de vegetação (IV) para monitoramento da maturação do café usando imagens aéreas. Para tal, foi montado um experimento em cinco talhões de café Arábica em Paula Cândido, Minas Gerais, Brasil. Durante a fase de maturação do café na safra 2018-2019, foram realizados quatro voos para aquisição de informações espectrais do dossel da lavoura utilizando dois VANTs, um equipado com uma câmera multiespectral de cinco bandas (RGB, RedEdge e NIR) e outro com câmera RGB. Para fins de validação, foram realizadas contagens manuais da porcentagem de frutos verdes usando grades de amostragem irregulares em cada coleta. Após o processamento das imagens, foram obtidos o índice de maturação do café (CRI – Coffee Ripeness Index) e outros cinco IVs (MCARI1, NDVI, NDRE, GNDVI e GRRI). O CRI foi desenvolvido combinando a refletância na banda do vermelho com a refletância dessa mesma banda extraída de um alvo vermelho incluído na área imageada. De maneira geral, o CRI mostrou maior sensibilidade em discriminar plantas de café aptas para colheita daquelas não aptas com relação a maturação. Além disso, os maiores valores de R 2 e menor valor da raiz do erro quadrático médio (RMSE) para estimar a maturação do café também foram apresentados pelo CRI (R 2 : 0,70; 12,42%), enquanto nos demais IVs os valores de R 2 e RMSE variaram de 0,22 a 0,67 e de 13,28 a 16,50%, respectivamente. No terceiro capítulo, foram desenvolvidos dois modelos para a predição da maturação dos frutos usando variáveis espectrais e texturais e determinadas as melhores variáveis para o desenvolvimento de mapas de variabilidade espaço-temporal da maturação. Para tanto, dados de maturação obtidos de seis lavouras de café (incluindo aquelas descritas no segundo capítulo) nas safras 2018-2019 e 2020-2021 e imagens aéreas de sete voos realizados em ambas as safras foram utilizados para a modelagem. Por meio das imagens, foram obtidas 12 variáveis espectrais e 64 texturais compostas por bandas e IVs. O desempenho do algoritmo Random Forest utilizando variáveis espectrais e texturais (R²: 0,71 e RMSE: 11,47%) foi superior ao modelo baseado apenas nas variáveis espectrais (R²: 0,67 e RMSE: 12,09%). Por fim, em ambos os cenários, as variáveis que apresentaram maior importância nos modelos de predição foram os IVs CRI e MCARI1 e as bandas do vermelho e do NIR. Finalmente, no quarto capítulo, desenvolveu-se um método para predição da qualidade da bebida do café com base em espectroscopia do NIR de amostras de café, bem como para a classificação da qualidade final da bebida usando diferentes variáveis obtidas a partir de imagens de VANT. Inicialmente, foi montado um experimento na safra 2020-2021 em sete talhões de café nos municípios de Paula Cândido e Araponga. Durante a colheita do café foram realizados 13 voos usando um VANT equipado com uma câmera RGB. Em seguida, diferentes variáveis espectrais, climáticas e de terreno foram obtidas a partir dos ortomosaicos. Para fins de validação, o café colhido foi processado e submetido à análise sensorial. Na sequência, foram obtidos espectros do NIR (1000-2450 nm) de 180 amostras de café torrado e moído. A predição dos atributos de qualidade baseada nos espectros do NIR foi realizada usando regressão de mínimos quadrados parcial (PLS – Partial Least Squares) e a combinação do PLS com o algoritmo de seleção de variáveis (OPS – Ordered Predictors Selection). Em geral, as melhores predições foram obtidas para a finalização, percepção geral, corpo e equilíbrio usando o PLS- OPS, cujo coeficiente de correlação de predição (r P ) e RMSE da predição (RMSE P ) variaram de 0,78 a 0,82 e de 0,15 a 0,13, respectivamente. Na segunda análise, as variáveis extraídas das imagens foram usadas no desenvolvimento de modelos de classificação da qualidade da bebida. Os resultados não foram satisfatórios. Assim, o uso de imagens obtidas por VANT para classificação da qualidade da bebida ainda precisa ser mais bem explorado em estudos futuros. Palavras-chave: Agricultura digital. VANT. Maturação dos frutos de café. Análise sensorial, Espectroscopia do NIR. Coffee is one of the most valuable agricultural commodities, whose price setting and export potential are defined according to its beverage quality. In turn, the beverage quality results from the interaction of different factors from the fruit ripeness degree at harvest to the post-harvest practices. Traditionally, the fruit ripeness is evaluated through manual samplings in the field, whereas the beverage quality is assessed trough sensory analysis by trained tasters. These methods are time-consuming, not representative of the entire production area, and in the case of beverage quality assessment, they are subjective due to the personal influence of the taster. On the other hand, the advent of aerial remote sensing through the Unmanned Aerial Vehicles (UAV), as well as spectroscopy associated with chemometrics and statistical modeling techniques, are presented as a fast and accurate approach for monitoring the spatio-temporal variability of the fruit ripeness and predicting beverage quality. In this sense, the general objective of this thesis, structured in the form of chapters, including the introduction and general conclusions, consisted of modeling the fruit ripeness and beverage quality of Arabica coffee using proximal and remote sensing. In the second chapter, a vegetation index (VI) for monitoring the coffee ripeness using aerial images was developed. For doing that, an experiment was set up in five Arabica coffee fields in Paula Cândido, Minas Gerais state, Brazil. During the coffee ripeness stage in the 2018-2019 season, four flights were carried out to acquire spectral information on the crop canopy using two UAVs, one equipped with a five- band multispectral camera (RGB, RedEdge, and NIR) and another with an RGB camera. For validation purposes, manual counts of the percentage of unripe fruits were performed using irregular sampling grids on each data collection. After image processing, the coffee ripeness index (CRI) and five other VIs (MCARI1, NDVI, NDRE, GNDVI, and GRRI) were obtained. The CRI was developed by combining reflectance from the red band and from a ground-based red target placed on the study area. In general, the CRI showed a higher sensitivity to discriminate between coffee plants ready for harvest from not-ready for harvest regarding the fruit ripeness. Furthermore, the highest R 2 and lowest RMSE values for estimating the coffee ripeness were also presented by the CRI (R 2 : 0.70; 12.42%), whereas the other VIs showed R 2 and RMSE values ranging from 0.22 to 0.67 and from 13.28 to 16.50%, respectively. In the third chapter, two models for the prediction of fruit ripeness using spectral and textural variables were developed and the best variables for the development of spatio-temporal variability maps of fruit ripeness were determined. For that, the fruit ripeness data obtained from six coffee fields (including those described in the second chapter) in the 2018-2019 and 2020-2021 seasons and aerial images of seven flights performed in both seasons were used for data modeling. Through the images, 12 spectral and 64 textural variables composed of bands and VIs were obtained. The performance of the Random Forest algorithm using spectral and textural variables (R²: 0.71 and RMSE: 11.47%) was higher than the model based solely on spectral variables (R²: 0.67 and RMSE: 12.09%). Finally, in both scenarios, the most important variables in the prediction models were the VIs CRI and MCARI1 and the red and NIR bands. Lastly, in the fourth chapter, a method was developed for predicting the coffee beverage quality based on NIR spectroscopy of coffee samples, as well as for classifying the beverage final quality using different variables obtained from the UAV images. Initially, an experiment was set up in the 2020-2021 season in seven coffee fields in the municipalities of Paula Cândido and Araponga. During the harvesting, 13 flights were performed using a UAV equipped with an RGB camera. Then, different spectral, climatic, and terrain variables were obtained from the orthomosaics. For validation purposes, the harvested coffee was processed and subjected to sensory analysis. Next, NIR spectra (1000- 2450 nm) were obtained from 180 samples of roasted and ground coffee. The prediction of the beverage quality attributes based on the NIR spectra was performed using Partial Least Squares (PLS) regression and the combination of PLS with the variable selection algorithm (OPS – Ordered Predictors Selection). Overall, the best predictions were obtained for the aftertaste, overall perception, body, and balance quality attributes using the PLS-OPS models, whose coefficient of correlation (r P ) and the root-mean-square-error of the prediction (RMSE P ) ranged from 0.78 to 0.82 and from 0.15 to 0.13, respectively. In the second analysis, the variables extracted from the UAV images were used as input for developing classification models for the beverage final quality. The results were not satisfactory. Thus, the use of UAV images for beverage quality assessment still needs to be further explored in future studies. Keywords: Digital agriculture. UAV. Coffee fruit ripeness. Sensory analysis. NIR spectroscopy.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior A estimativa de produtividade de culturas agrícolas visa as definições econômicas acerca da cultura, gestão agrícola, uso de terras, entre outros. Porém, é comum observar o uso de métodos convencionais para estimar a produtividade da cultura da soja, tornando o processo lento, oneroso e susceptível a erros humanos. Portanto, objetivou-se desenvolver um modelo, com base em aprendizagem profunda, para realizar a estimativa de produtividade da soja, utilizando imagens digitais obtidas por meio de um dispositivo móvel. Para isso, foi analisado a capacidade do modelo proposto de classificar corretamente as vagens que possuem diferentes números de grãos, realizar a contagem do número de vagens e grãos e, então, estimar a produtividade da cultura da soja. Para construção do banco de dados foram realizadas duas diferentes formas de aquisição de imagens, nomeadas como aquisição de imagens 1 (AI1) e aquisição de imagens 2 (AI2). Na AI1, foram obtidas imagens das plantas intactas e recém retiradas da área experimental, em que as mesmas apresentavam folhas, ramos e vagens. Para realizar a captura da imagem com a planta intacta foi construída uma estrutura para posicionar o dispositivo móvel e, logo a frente, a amostra (planta), com distância fixa de um metro entre o dispositivo móvel e a planta. Já as imagens obtidas por meio da AI2, foram oriundas de vagens destacadas da planta e depositadas em uma bandeja de fundo branco. Para uma mesma planta, imagens foram obtidas pelos métodos AI1 e AI2. O experimento foi realizado em duas cultivares de soja, TMG 7063 IPRO (cultivar 1) e TMG 7363 RR (cultivar 2). A fim de possibilitar o uso em campo do modelo desenvolvido, o procedimento de captura das imagens foi realizado em campo, a fim de expor as amostras às adversidades que não ocorreriam em ambiente com luminosidade controlada. Para estimar a produtividade da cultura da soja, o modelo deverá ser capaz de distinguir as vagens que possuem diferentes números de grãos, para, em seguida, contar o número de vagens e grãos presentes na planta. A avaliação do modelo se deu em três etapas, a primeira foi a avaliação quanto a classificação, utilizando as métricas de precisão, a sensibilidade e a pontuação F1. Na segunda etapa, foi avaliada a capacidade do modelo em contar corretamente o número de vagens e grãos em comparação aos dados contados manualmente. A determinação do erro entre os dois valores, manuais e previstos, foi calculado pelo Erro Percentual Absoluto Médio (MAPE). De maneira semelhante, a validação da estimativa de produtividade ocorreu entre a comparação dos valores reais, que foi realizado com o método convencional e os valores previstos, que foi realizado pelo modelo. Em seguida, foi calculado o MAPE para determinar o erro presente na estimativa de produtividade determinada pelo modelo. Os resultados alcançados pelo modelo ao utilizar os dados obtidos pela AI1 na classificação para a métrica pontuação F1 foram de 22,22%, 52,31%, 65,93% e 3,13% para as classes “um”, “dois”, “três” e “quatro”, respectivamente. Já o valor do MAPE, para os dados da AI1, apresentado na contagem de vagens e grãos, bem como, na estimativa de produtividade foram de 34,69% (vagens) e 35,25% (grãos), 44,76% (cultivar 1) e 32,73% (cultivar 2). Os valores, para classificação, alcançados pelo modelo ao utilizar os dados obtidos pela AI2 foram de 31,58%, 75,63%, 90,51% e 21,62% para as classes “um”, “dois”, “três” e “quatro”, respectivamente. O MAPE para contagem de vagens e grãos e, também, estimativa de produtividade com os dados da AI2 foram de 7,50% (vagens) e 5,32% (grãos), 6,29% (cultivar 1) e 5,50% (cultivar2). Sendo assim, em todas as métricas empregues neste artigo, o modelo alcançou o melhor desempenho ao utilizar os dados obtidos por meio da AI2 se comparado com os dad os da AI1. Além disso, entre as cultivares analisadas, a cultivar 2 (TMG 7363 RR) apresentou o menor erro na estimativa de produtividade em ambos métodos de aquisição de imagens analisadas neste trabalho. Palavras-chave: Aprendizado profundo. Aquisição de imagens. Dispositivo móvel The estimation of business productivity as business, among other uses of culture, management. However, the use of conventional methods to estimate soybean yield is observed, making the process slow, costly and common, susceptible to human errors. Therefore, the objective is to develop a model, based on deep learning, to perform an estimate of soybean productivity, using images projected through a mobile device. For this, they have the capacity of the proposed model to correctly classify as pods that different numbers of grains, perform the count of the number of pods and grains and, then, estimate soybean yield. To build the database, two different forms of image acquisition (AI1) and image acquisition 2 (AI2) were performed. In AI1, images of intact plants from the experimental area were taken, branches and images of the experimental area were drawn. To capture the image with the plant intact, a structure was built to position the mobile device and, immediately in front, the sample (plant), with a fixed dist ance of one meter between the mobile device and the plant. The images with a white background. For the same plant, images were found AI1 and AI methods. The experiment was carried out on two soybean cultivars, TMG 7063 IPRO (cultivar 1) and TMG 7363 RR (cultivar 2). In order to make possible the use in the field of the developed, the procedure of capturing the images was carried out in the field, an export purpose as it occurs with adversities in an environment with controlled luminosity. To estimate soybean yield, the model must be able to distinguish pods that have different numbers of grains, and then count the number of pods and grains in the plant. A three-step evaluation model, the first evaluation and classification, using sensitivity as a measure of precision and the F1 evaluation, which is the evaluation of precision and sensitivity. In the second operation, the model's ability to correctly count the number of variables compared to manually counted data was made. The determination of the error between the two values, manual and predicted, was by the Absolute Mean calculation (MAPE). Similarly, a validation of the estimation of reais, which was performed manually, with the conventional method and the predicted values, which was performed by the predict ed model. Then, the MAPE was calculated to determine the error presented in the determination estimate determined by the model. The results selected by the model when using the data pela1 in the classification for an evaluated metric F1 were 22.2%, 52.31% 65.93% and 3.1% for classes "two", "three" and " four”, respectively. The MAPE presentation error, for AI1 data, in the count of pods and grains, as well as in the yield estimate were 34.69% (pods) and 35.25% (grains), 44.76% (cultivate 1) and 32.73% (cultivate 2). As for theOs, for classification, the data selected by the model to be used by the values obtained by AI2 were 31.58%, 75.6%, 90.51% and 21.62% for classes "one", "two", “Three” and “four”, respectively. The MA for counting pods and grains and, also for the AI, yield estimation with the data were 7.50% (pods) and 5.32% (grains), 6.2% (cultivar 1) and 5.50 % (cultivate2). Thus, as measurements used in the article used, the model used reached the best performance obtained through AI2 when compared with the data from AI1. Furthermore, among cultivars in work, cultivar 2 (73633) presented the smallest error in the yield estimation of both image acquisition methods. Keywords: Deep learning. Image acquisition. Mobile device

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) O crescimento da população mundial, somado às crises econômicas e ambientais, tem acentuado as disparidades sociais e, como consequência, o aumento da pobreza e fome. Aumentar a produção agrícola de forma sustentável com foco em mitigar o problema da fome mundial é o caminho a ser trilhado pela sociedade. Visando aumentar a produtividade com menor uso de recursos, bem como menores danos ambientais, o uso de tecnologias ligadas à agricultura digital tem mostrado ser indispensável. Diferentes estudos científicos apresentam resultados que demostram que o manejo agrícola, com o auxílio de sensores espectrais portáteis, pode contribuir para o aumento da produção e otimização do uso de insumos, em especial os fertilizantes nitrogenados. Os resultados desses estudos ainda ressalvam que o barateamento das tecnologias deva acontecer para uma maior popularização do uso de sensores espectrais na agricultura. Reduzir o custo de uma tecnologia favorece a popularização, em especial nos países em desenvolvimento, onde a atividade agrícola é o pilar de sustentação econômica. Neste contexto, o objetivo principal deste trabalho foi desenvolver um sensor ativo portátil multiespectral, de baixo custo, capaz de medir de forma precisa e confiável a reflectância em dez bandas do espectro eletromagnético. O sensor foi constituído por um circuito eletrônico que une um computador de placa única a um regulador de tensão, a um sistema de iluminação por LEDs de alta potência, a um dispositivo óptico e a uma tela LCD. O processo de medição da reflectância consiste em direcionar uma fonte de luz sobre o alvo a ser analisado, e o sensor converte a parte da radiação refletida que é captada em pulso elétrico, e este pulso é processado e convertido em valores de reflectância. Experimentos de laboratório e de campo foram realizados com o objetivo de avaliar o desempenho do sensor na coleta de dados, bem como sua estabilidade. Para avaliar o desempenho, em ambiente de laboratório, foram comparadas as medidas de reflectâncias do sensor com as medidas feitas pelo espectrorradiômetro, para alvos sintéticos e naturais. A estabilidade foi verificada por meio de um experimentomontado por 12 semanas e nesse experimento foi verificado se houve alterações das medições de reflectância. Para verificar se as medidas de reflectância do sensor são modificadas pela variação da iluminação no ambiente de medida, foram comparadas as medições de reflectância feitas com ausência de qualquer iluminação com as medições feitas em ambiente iluminado. O menor coeficiente de correlação de Pearson entre os dados medidos pelo sensor desenvolvido e pelo espectrorradiômetro foi de r = 0,9731 e o maior 0,9977. O RMSE médio para medida de refletâncias em folhas de plantas e em solos foi de 0,03. Os resultados mostram precisão e exatidão das leituras de reflectância nos dez comprimentos de onda medidos pelo sensor desenvolvido. No experimento de campo foram comparadas as medições de NDVI feitas pelo sensor desenvolvido com as medições de NDVI feitas pelos sensores GreenSeeker e câmera MicaSense-MX. As medidas de NDVI feitas pelo sensor desenvolvido comparadas com as obtidas pelo GreenSeeker obtiveram R2 = 0,8011 e com a MicaSense-MX, R2 = 0,7039. Os resultados em campo mostraram que o sensor desenvolvido é capaz de medir NDVI de forma semelhante em relação às medidas de NDVI feitas pelos sensores GreenSeeker e pela câmera MicaSense-MX. Os resultados comprovaram a estabilidade e a capacidade de medir, de forma confiável, as reflectâncias em dez bandas espectrais e monitorar de forma indireta a saúde das plantas por meio do índice de vegetação NDVI. O sensor multiespectral desenvolvido mostrou ter potencial para ser usado na agricultura, podendo contribuir para uma produção mais sustentável e com otimização de uso de insumos agrícolas. Palavras-chave: Sensor espectral. Sensor óptico. Sensor ativo. Agricultura digital. Agricultura de precisão. Índice de vegetação. Reflectância. Overpopulation and its exponential growth, and to the economic and environmental crises have accentuated social disparities and, consequently, the increase in poverty and hunger. The necessary increase in agricultural production should be achieved to mitigate world hunger. To increase crop yield with less use of resources and minor environmental damage, the use of technologies related to digital agriculture has proven to be indispensable. Different scientific studies have shown that agricultural management, with the aid of portable spectral sensors, can contribute to increased production and optimization of the use of inputs, especially nitrogen fertilizers. The results of these studies still emphasize that low-cost technologies must be available for the widespread use of spectral sensors in agriculture. In this context, the main objective of this work was to develop a low-cost portable multispectral active sensor, capable of accurately and reliably measuring the reflectance in ten bands of the electromagnetic spectrum. This sensor consists of an electronic circuit that links a single-board computer to a voltage regulator, a high-power LED lighting system, an optical device and an LCD screen. The reflectance measurement process consists of directing a light source on the target to be analyzed, and the sensor converts the part of the reflected radiation that is received into an electrical pulse, which is processed and converted into reflectance values. Laboratory and field experiments were carried out to evaluate the performance of the sensor in data collection, as well as its stability. To assess performance, in a laboratory environment, the reflectance measurements of the sensor were compared to the measurements made by the spectroradiometer, for synthetic and natural targets. The stability was verified employing an experiment set up for 12 weeks, in which it was verified if there were any changes in the reflectance measurements. To verify if the reflectance measurements of the sensor could be modified by the variation of the illumination in the measurement environment, the reflectance measurements made in the absence of any illumination were compared to the measurements made in an illuminated environment. The lowest Pearsoncorrelation coefficient between the data measured by the developed sensor and the spectroradiometer was r = 0.9731 and the highest 0.9977. The average RMSE for measuring reflectance on plant leaves and soil was 0.03. The results show the precision and accuracy of the reflectance readings at the ten wavelengths measured by the developed sensor. In the field experiment, the NDVI measurements made by the developed sensor were compared to the NDVI measurements made by the GreenSeeker sensors and the MicaSense-MX camera. NDVI measurements made by the developed sensor compared to those obtained by GreenSeeker obtained R2 = 0.8011 and with MicaSense-MX, R2 = 0.7039. The results in the field showed that the developed sensor is capable of measuring NDVI similarly concerning the NDVI measurements made by the GreenSeeker sensors and by the MicaSense-MX camera. The results confirmed the stability and ability to reliably measure reflectances in ten spectral bands and indirectly monitor plant health using the NDVI vegetation index. The developed multispectral sensor has shown the potential to be used in agriculture, being able to contribute to more sustainable production and with optimization of the use of agricultural inputs. Keywords: Spectral sensor. Optical sensor. Active sensor. Digital agriculture. Precision agriculture. Vegetation index. Reflectance.

A agricultura de precisão é uma estratégia de manejo das lavouras comumente adotada na agricultura moderna. A sua adoção tem sido impulsionada pela necessidade de otimização do sistema produtivo, buscando a máxima lucratividade para o agricultor. Para a aplicação de insumos são utilizadas máquinas que possuem controladores para aplicação à taxa variada. Esses controladores permitem que a máquina agrícola altere, automaticamente, a taxa de aplicação à medida que se desloca no talhão. Nas máquinas de aplicação à taxa variada com base em mapa, a determinação da quantidade de insumos requer a aquisição de dados do sistema solo-planta, que são analisados e utilizados para gerar os mapas de aplicação. Logo, é importante garantir a confiabilidade e precisão dos dados adquiridos, permitindo que estes possam ser usados nas tomadas de decisões. Máquinas com controladores para aplicação à taxa variada e sistemas de monitoramento estão disponíveis no mercado nacional e internacional. Contudo, o custo de aquisição tem sido uma barreira para a adoção da agricultura de precisão por agricultores de pequena escala. Assim, o presente trabalho teve como objetivo desenvolver sistemas de baixo custo, contribuindo para que os agricultores de pequena escala possam utilizar a agricultura de precisão. Para se desenvolver um sistema de baixo custo, compatível com a agricultura de pequena escala, componentes de código aberto, como o computador de placa única Beaglebone Black, o módulo GNSS (Sistema Global de Navegação por Satélite) u-blox NEO6M e o módulo GSM (Sistema Global para Comunicações Móveis) SIM800L foram utilizados no presente trabalho. Programas de computador, linguagens de programação e ferramentas de código aberto, como QGIS, Python e PyQt, foram utilizados, dispensado a aquisição de licenças. Um sistema embarcado de análise de dados foi desenvolvido para permitir a filtragem de dados, geração de mapa interpolado e geração de mapa de agrupamento em classes, enquanto o usuário ainda estava em campo. O estudo de caso, realizado com dados de produtividade de soja, confirmou a importância da filtragem dos dados antes da sua utilização em tomadas de decisões. Nesse estudo de caso, o sistema embarcado desenvolvido removeu 29,4% dos dados brutos. O desvio padrão do erro de interpolação reduziu de 1,25 para 0,49 Mg ha -1 , como consequência da limpeza dos dados. Foi observado que dados inconsistentes podem mascarar a variabilidade espacial, o que pode resultar em tomadas de decisões erradas. Para a semeadura à taxa variada, um controlador foi desenvolvido e instalado em uma semeadora manual de precisão. Esse controlador foi utilizado para controlar a velocidade angular do motor elétrico de acionamento do mecanismo dosador de sementes. O ensaio em campo mostrou que a semeadora equipada com o controlador desenvolvido apresentou índice de qualidade de distribuição entre 65,6 e 76,16% quando distribuiu entre 40000 e 70000 plantas ha -1 . Essa qualidade de distribuição é compatível com resultados obtidos em ensaios de outras semeadoras de taxa fixa que adotam o disco horizontal perfurado como mecanismo de distribuição de sementes. Concluiu-se que o controlador foi eficaz em controlar a velocidade angular do motor, com base na densidade de plantas prescrita no mapa, e na posição e velocidade da semeadora. No controlador desenvolvido foi incluído um módulo GSM de baixo custo. Este módulo permitiu enviar os dados da operação para um servidor de armazenamento a cada quatro segundos, possibilitando o monitoramento remoto e em tempo real da operação. A análise dos dados enviados para o servidor permitiu identificar a eficiência de campo da operação e uma falha ocorrida no mecanismo distribuidor de sementes. Palavras-chave: Computador de placa única. Sistemas embarcados. Agricultura de pequena escala. Internet das coisas. Precision agriculture is a crop management strategy commonly adopted in modern agriculture. Its adoption has been driven by the need to optimize the production system, seeking maximum profitability for the farmer. For input application, machines with controllers that allow variable rate application are used. These controllers allow the machine to automatically change the application rate as it moves through the field. For variable rate application based on maps, determination of the quantity of inputs to be applied requires the acquisition of data from the soil-plant system, which are analyzed and used to generate the application maps. Therefore, it is important to guarantee the reliability and accuracy of the acquired data, allowing it to be used in decision making. Machines with controllers for variable rate application and monitoring systems are available in the national and international markets. However, the cost of acquisition has been a barrier to the adoption of precision agriculture by smallholder farmers. Thus, the objective of the present work was to develop low- cost systems to allow the adoption of precision agriculture by smallholder farmers. To develop a low-cost system, compatible with small-scale agriculture, open source components, such as the single board computer Beaglebone Black, the GNSS module (Global Navigation Satellite System) u-blox NEO6M and the module GSM (Global System for Mobile Communications) SIM800L were used in the present work. Computer programs, programming languages and open source tools, such as QGIS, Python and PyQt, were used to avoid the acquisition of licenses. An embedded data analysis system was developed to allow data filtering, generation of interpolated map and clustering analysis, while the user was still in the field. A case study, carried out with soybean yield data, confirmed the importance of filtering the data before its use in decision making. In this case study carried out with soybean yield data, the developed embedded system removed 29.4% of the raw data. The standard deviation of the interpolation error decreased from 1.25 to 0.49 Mg ha -1 because of the data cleaning process. It has been observed that inconsistent data can mask spatial variability, which can result in wrong decision making. For variable rate seeding, a controller was developed and installed on a manual precision planter. This controller was used to control the angular speed of the electric motor that drives the seed metering mechanism. This planter used a horizontal perforated disk as a seed distribution mechanism. The field test showed that the planter equipped with the developed controller had a quality of feed index between 65.6 and 76.16% when it distributed between 40,000 and 70,000 plants ha -1 . This distribution quality is compatible with results obtained in tests of other fixed rate planter that adopt the horizontal perforated disk as a seed metering device. It was concluded that the controller was effective in controlling the angular speed of the motor, based on the plant density prescribed on the map, and the position and speed of the planter. A low- cost GSM module was included in the developed controller. This module allowed the operation data to be sent to a cloud-based server every four seconds, enabling remote and real-time monitoring of the operation. The analysis of the data sent to the server allowed to identify the field efficiency of the operation and a flaw that occurred in the seed distribution mechanism. Keywords: Single board computer. Embedded systems. Smallholder farming. Internet of things.

Os métodos propostos atualmente para a segmentação de imagens digitais superaram a exatidão e precisão do método visual na estimativa da severidade de doenças foliares. Entretanto, a combinação de fatores como exatidão, precisão, aplicabilidade em uma gama de condições e rapidez, faz com que as estimativas visuais continuem sendo o método mais usado, tanto em ambiente controlado, como em campo. Os objetivos deste estudo foram: (1) avaliar o aprendizado profundo, mais especificamente, as redes neurais convolucionais (CNNs) na segmentação semântica de imagens digitais para estimativa de severidade de doenças e pragas foliares; e (2) investigar os fatores que afetam os desempenhos dos modelos de CNNs na segmentação semântica de imagens digitais. O conjunto de dados de imagem deste estudo reuniu 766 imagens compostas por uma única folha com sintomas cloróticos e necróticos causados por duas doenças fúngicas (ferrugem da soja e mancha bronzeada do trigo) e um inseto-praga (bicho-mineiro do café). As imagens foliares com sintomas de ferrugem da soja e mancha bronzeada do trigo foram capturadas em laboratório, com a iluminação homogênea e o plano de fundo padronizado. Diferentemente, as imagens foliares com sintomas do inseto- praga bicho-mineiro do café foram capturadas em condição de campo, com iluminação irregular e fundo complexo. Três classes semântica foram anotadas manualmente em cada imagem: fundo da imagem, área foliar saudável e área foliar lesionada. Os fatores investigados que poderiam afetar o desempenho dos modelos de CNN foram: plano de fundo da imagem, aumento de dados, resolução da imagem, backbone, número de dobras K na validação cruzada k-fold, algoritmo de otimização e aprendizado por transferência. O modelo de Rede de Pirâmides Características (FPN) tendeu a apresentar o melhor desempenho na segmentação do conjunto de imagens de teste, atingindo uma Interseção-sobre-União (IoU) de 98,9% para o fundo da imagem, 94,1% para área foliar saudável e 79,4% para a área lesionada. Quando previsões em nível de pixel foram usadas para calcular a severidade das folhas, o modelo FPN superou o software Assess, referência para os fitopatologistas, em todas as doenças e pragas analisadas, com coeficientes de concordância de 0,97, 0,98 e 0,98 para ferrugem da soja, mancha bronzeada do trigo e bicho-mineiro do café, respectivamente. Apresentando um método totalmente automático de segmentação, o tempo de inferência e estimativa da severidade dos modelos de CNNs não ultrapassou os 6s, tempo aproximadamente 20 vezes menor que o obtido pelo usuário no modo manual de segmentação do Assess. Os experimentos computacionais mostraram que os fatores analisados tenderam a impactar o desempenho do modelo FPN na segmentação semântica de imagens foliares. Os resultados se mostraram promissores, principalmente pela capacidade dos modelos de segmentar imagens em condições desafiadoras de iluminação e fundo complexo de forma precisa e automática. Palavras-chave: Redes neurais convolucionais. Segmentação semântica. Processamento de imagens. The methods currently proposed for digital image segmentation have surpassed the accuracy and precision of the visual method in estimating the severity of leaf diseases. However, the combination of factors such as accuracy, precision, applicability in a range of conditions and speed of analysis, makes that visual estimates continue to be the most used method, both in a controlled environment and in the field. The objectives of this study were: (1) to evaluate the deep learning, more specifically, the performance of convolutional neural networks (CNNs) in the semantic segmentation of digital images to estimate the severity of diseases and leaf pests; and (2) to investigate the factors affecting the performance of CNN models in the semantic segmentation of digital images. The image dataset of this study gathered 766 images composed of a single leaf with chlorotic and necrotic symptoms caused by two fungal diseases (soybean rust and wheat tan spot) and a pest insect (coffee leaf miner). Leaf images with symptoms of soybean rust and wheat tan spot were obtained in the laboratory, with homogeneous lighting and standardized background. Conversely, the leaf images with symptoms of the coffee leaf miner were captured under field conditions, with irregular lighting and complex background. Three semantic classes were manually annotated on each image: background of the image, healthy and damaged leaf area. The factors investigated that could affect the performance of the CNN models were image background, data increase, image resolution, backbone, number of folds (k) in the k-fold cross-validation, optimization algorithm and transfer learning. The Feature Pyramid Network (FPN) model tended to present the best performance in the segmentation of the test image set, presenting an Intersection-Over-Union (IoU) of 98.9% for the image background, 94.1% for healthy leaf area, and 79.4% for the damaged area. When pixel-level predictions were used to calculate leaf severity, the FPN model outperformed the Assess software, the reference used for plant pathologists, for all diseases and pests analyzed, with concordance coefficients of 0.97, 0.98, and 0.98 for soybean rust, wheat tan spot, and coffee leaf miner, respectively. Presenting a fully automatic segmentation method, the inference time and estimate of the severity of the CNN models did not exceed 6s, a time approximately 20 times shorter than that obtained by the user in the manual mode of segmentation of the Assess. The computational experiments showed that the factors analyzed tended to impact the performance of the FPN model in the semantic segmentation of leaf images. The results were promising, mainly because of the models' ability to segment images under challenging lighting and complex background conditions in an accurate and automatic way. Keywords: Convolutional neural networks. Semantic segmentation. Image processing.

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG) Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) A utilização de veículo aéreo não tripulado (VANT) equipado com câmeras multiespectrais para uso em sensoriamento remoto vem propiciando novas oportunidades para aplicações agrícolas relacionadas a mapeamento e monitoramento dos campos de produção. Câmeras multiespectrais de uso comercial normalmente trabalham na faixa do visível. Entretanto, estudos envolvendo vegetação as vezes carecem de imagens em bandas diferentes das trabalhadas por câmeras comerciais. Com isso algumas câmeras digitais são modificadas para captarem imagens em comprimentos de onda específicos, de acordo com a finalidade do estudo. Ainda assim, para estudos quantitativos as imagens multiespectrais devem passar por processo de calibração radiométrica. Essa calibração converte cada número digital da imagem em valores de reflectância da cena para poder ser utilizada no sensoriamento remoto quantitativo. Com isso se torna necessário um método sistemático de calibração radiométrica que gere imagens multiespectrais com valores de reflectância unitária. Sendo assim, o presente trabalho teve como objetivos: (1) analisar diferentes materiais para confecção de alvos de calibração radiométrica; (2) comparar o desempenho de uma câmera com um sensor com uma câmera multisensor na obtenção de NDVI (Índice de Vegetação da Diferença Normalizada). No primeiro estudo foram testados quatro tipos de painéis para confecção dos alvos de calibração, um painel composto por lona e feltro, outro por placas de MDF pintada com tinta fosca, outro por napa, e um quarto painel contendo os quatro materiais lona, feltro, napa e MDF pintada. Foi utilizada uma câmera modificada que coleta imagens nas bandas do vermelho verde e infravermelho próximo. A coleta das imagens foi realizada durante três dias seguidos no mesmo horário e em quatro alturas de voo diferentes sendo elas 20, 40, 60 e 80m. A área de estudo é uma área plana cultivada com gramínea. Durante a coleta das imagens foi determinado o NDVI, com auxílio de sensor ativo, de dez pontos experimentais espalhados aleatoriamente na área. As imagens coletadas passaram por calibração radiométrica pelo método da linha empírica em que foram coletados números digitais brutos de cada painel que foram utilizados para gerar a regressão de calibração juntamente com a assinatura espectral de cada painel medida em laboratório. Os resultados mostram que dentre os materiais testados a napa apresentou os melhores resultados para auxílio na calibração radiométrica de imagens multiespectrais. Para as condições estudadas a altura de voo não influenciou significativamente na calibração radiométrica. No segundo estudo foram utilizadas duas câmeras multiespectrais, uma câmera com um único sensor CCD modificada para captar os comprimentos de onda da banda do infravermelho próximo, e uma câmera composta por cinco sensores capaz de coletar imagens em cinco bandas. As câmeras foram acopladas em VANTs para levantamento dos dados. A área de estudo é uma área montanhosa cultivada com a cultura do café. As coletas das imagens foram realizadas no mesmo horário do dia e durante três dias a um intervalo de vinte dias cada coleta. Durante a aquisição das imagens foram coletados com sensor ativo o NDVI de trinta e seis pontos experimentais dispostos aleatoriamente na área de estudo. Para calibração radiométrica das imagens foi utilizado quatro alvos de calibração de napa nas cores branca, preta, cinza claro e cinza escuro. As imagens obtidas com a câmera modificada após a calibração radiométrica apresentou padrão de variabilidade espacial do NDVI semelhante ao sensor de NDVI e as imagens da câmera composta por cinco sensores. No entanto, os valores de NDVI obtidos com as imagens calibradas da câmera modificada foram sempre inferiores aos valores determinados pelo sensor ativo e pela câmera equipada com cinco sensores. Em câmeras modificadas não é possível configurar os parâmetros separadamente para cada banda da imagem, com isso uma banda sobrepõe a outra, não sendo possível determinar exatamente a reflectância em cada banda. A câmera modificada é apta para observação dos padrões da cultura, uma vez que apresentou correlação significativa com o sensor ativo de NDVI, entretanto, seu uso não é recomendado para estudo da variabilidade temporal da cultura. Por outro lado, câmeras multisensor mostram-se adequadas para o estudo da variabilidade temporal da cultura. Palavras-chave: Agricultura de Precisão. Veículo aéreos não tripulados. Imagens multiespectrais. The use of an unmanned aerial vehicle (UAV) equipped with multispectral cameras for use in remote sensing has provided new opportunities for agricultural applications related to the mapping and monitoring of production fields. Multispectral cameras for commercial use usually work in the visible range. However, studies involving vegetation sometimes need images in bands other than those used by commercial cameras. Therefore, some digital cameras are modified to capture images at specific wavelengths, according to the purpose of the study. Even so, for quantitative studies, multispectral images must undergo a radiometric calibration process. This calibration converts each digital number in the image into reflectance values of the scene so that it can be used in quantitative remote sensing. Therefore, a systematic method of radiometric calibration is required, which generates multispectral images with unit reflectance values. Thus, the present work had as objectives: (1) to analyze different materials for making radiometric calibration targets; (2) to compare the performance of a camera with a sensor with a multi-sensor camera in obtaining NDVI (Normalized Difference Vegetation Index). In the first study, four types of panels were tested for making the calibration targets, one panel made of canvas and felt, another made of MDF boards painted with matte paint, another made of napa, and a fourth panel containing the four materials canvas, felt, napa and painted MDF. A modified camera was used that collects images in the bands of green, red and near infrared. The images were collected during three consecutive days at the same time and at four different flight heights, 20, 40, 60 and 80m. The study area is a flat area cultivated with grass. During the collection of the images, the NDVI was determined, with the aid of an active sensor, of ten experimental points randomly scattered in the area. The collected images were submitted to radiometric calibration using the empirical line method in which raw digital numbers were collected from each panel. The radiometric calibration was done using the spectral signature of each panel measured in the laboratory. Theresults show that among the materials tested, napa presented the best results to aid in the radiometric calibration of multispectral images. For the conditions studied, the flight height did not significantly influence the radiometric calibration. In the second study, two multispectral cameras were used, a camera with a single CCD sensor modified to capture the wavelengths of the near infrared band, and a camera composed of five sensors capable of collecting images in five bands. The cameras were coupled to UAVs for data collection. The study area is a mountainous area cultivated with coffee. Image acquisitions were performed at the same time of day and for three days at an interval of twenty days between each collection. During the acquisition of the images, the NDVI of thirty-six experimental points were randomly measured in the study area with an active sensor. For radiometric calibration of the images, four napa calibration targets in white, black, light gray and dark gray were used. The images obtained with the modified camera after radiometric calibration showed a pattern of spatial variability of the NDVI similar to the NDVI sensor and the images of the camera composed of five sensors. However, the NDVI values obtained with the modified camera's calibrated images were always lower than the values determined by the active sensor and the camera equipped with five sensors. In modified cameras, it is not possible to configure the parameters separately for each band of the image, thus one band overlaps the other, and it is not possible to determine exactly the reflectance in each band. The modified camera is capable of observing the culture patterns, since it showed a significant correlation with the active NDVI sensor, however, its use is not recommended for studying the temporal variability of the culture. On the other hand, multi-sensor cameras are suitable for monitoring of the crop temporal variability. Keywords: Precision agriculture. Unmanned aerial vehicles. Multispectral images.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior A preocupação dos produtores de café na atualidade não se limita apenas a produtividade das lavouras, pois fatores que visam agregar valor ao produto final também estão sendo levados em consideração dentro do sistema de produção da cultura. O café é um dos poucos produtos agrícolas que tem seu valor acrescido significativamente com a melhoria da qualidade dos frutos. Dentre os diversos fatores que afetam a qualidade do café o estágio de maturação dos frutos tem sido o mais importante, dessa forma, a colheita dos frutos completamente maduros é essencial para se obter cafés com qualidade superior. Por tanto, em sistemas em que se visa a produção de cafés especiais, monitorar a maturação dos frutos de café nas plantas se torna indispensável. Atualmente, metodologias para o monitoramento da maturação dos frutos de café no campo ainda são escassas. O monitoramento da maturação é feito de forma destrutiva com colheitas de algumas plantas no talhão, que, muitas vezes não é representativo. Uma alternativa seria o uso de sensores remotos a bordo de aeronaves remotamente pilotadas (ARPs). As ARPs têm ganhado destaque nos últimos anos, pois, permitem a aquisição de imagens com elevada resolução espacial e resolução temporal ajustável as necessidades do usuário. No entanto, para a aquisição de informações espectrais confiáveis, questões como a calibração radiométrica das imagens devem ser tratadas com muita atenção. O método de calibração mais usado para imagens obtidas por ARPs é o método da linha empírica, este método usa alvos de reflectância conhecidas para ajustar modelos de calibração e assim transformar o número digital da imagem em reflectância. Contudo, um dos empasses para este método é o elevado custo dos alvos de reflectância comerciais. Neste caso, a alternativa seria a construção de alvos a partir de materiais alternativos. Dessa forma, esse trabalho teve como objetivos: (1) avaliar o uso de materiais de baixo custo e de fácil acesso para calibração de imagens multiespectrais obtidas por sensores acoplados a ARPs visando monitorar pequenas lavouras de café na região da Zona da Mata Mineira; (2) avaliar o potencial de um sensor multiespectral de baixo custo, montado em uma ARP, para monitorar o processo de maturação dos frutos de cafeeiro, em lavouras cultivadas na região montanhosa da Zona da Mata Mineira. Para atender o primeiro objetivo foram testados quatro diferentes materiais alternativos para a confecção dos alvos: madeira compensada pintados com tinta fosca; napa sintética cujo material base de construção é Polyvinyl chloride (PVC); Ethylene Vinyl Acetate (EVA) e painéis de lona de PVC. Foi determinada a vida útil de cada um dos materiais, assim como, o erro associado à calibração radiométrica. Em seguida, mapas de índices de vegetação de um talhão cultivado com café foram gerados com a finalidade de avaliar a diferença gerada pelo uso dos quatro materiais na confecção dos painéis de calibração. Os painéis feitos de madeira pintados com tinta fosca e os de madeira revestidos com napa, foram os que apresentaram menores erros no processo de calibração radiométrica, já os painéis de madeira revestido com lona de PVC foram os que resultaram em erros mais elevados de calibração. Os painéis construídos com EVA apresentaram baixa resistência ao uso, visto que sua vida útil foi inferior aos demais, já a madeira pintada foi o material mais resistente sendo assim o mais indicado para uso na calibração radiométrica de imagens multiespectrais. Já para atender o segundo objetivo, um experimento foi montado e cinco talhões distintos cultivados em café arábica foram avaliados. Durante o período de maturação do café quatro voos foram realizados para adquirir informações espectrais do dossel da cultura. Neste trabalho a câmera multiespectral Mapir Survey3W foi usada para adquirir imagens multiespectrais. Após a aquisição das imagens oito índices de vegetação foram calculados. A análise de componentes principais foi utilizada para inferir sobre a importância dos índices para monitorar a maturação do café. As imagens multiespectrais obtidas pelo sensor de baixo custo foram capazes de registrar as mudanças espectrais ocorridas nas plantas de café com o avanço da maturação na maioria dos talhões estudados, no entanto, observou-se que a produtividade e o volume de copa das plantas de café influenciaram no monitoramento da maturação do café. Palavras-chave: Sensoriamento remoto. Câmeras fotográficas. Cafeicultores. The concern of coffee producers today is not just limited to the productivity of crops since factors that aim to add value to the final product are also being taken into account within the production system. Coffee is one of the few agricultural products that has its value-added significantly by improving the quality of the fruits. Among several factors that affect coffee quality, the stage of fruit maturation has been the most important. Therefore, the harvesting of fully ripe fruits is essential to obtaining superior quality coffee. Thus, in production systems where the production of specialty coffees is aimed, monitoring the maturation of coffee fruits is essential. Currently, methodologies for monitoring the maturation of coffee fruits in the field are still scarce. The monitoring of fruit maturation is done in a destructive way with harvests of some plants in the field, which is often not representative. An alternative would be the use of remote sensors coupled on remotely piloted aircraft (RPAs). RPAs have gained great prominence in recent years, as they allow the acquisition of images with high spatio-temporal resolution adjustable to the user's needs. However, for the acquisition of reliable spectral information, issues such as radiometric calibration of images must be dealt with care. The most used calibration method for images obtained by RPAs is the empirical line method. This method uses known reflectance panels to adjust calibration models and, thus transforming the digital number of the image into reflectance. However, one of the drawbacks of this method is the high cost of commercial reflectance targets. In this case, the alternative would be to build calibration panels from alternative materials. Thus, this work was aimed at: (1) evaluating the use of low- cost and easily accessible materials for calibrating multispectral images obtained by sensors coupled on RPAs to monitor small coffee crops in the Zona da Mata Mineira region; and (2) to evaluate the potential of a low-cost multispectral sensor, coupled on a RPA to monitor the maturation process of coffee fruits, in coffee crops grown in the mountainous region of Zona da Mata Mineira. To meet the first objective, four different alternative materials were tested for making the panels: plywood painted with matte paint; synthetic Nappa whose base construction material is Polyvinyl chloride (PVC); Ethylene Vinyl Acetate (EVA) and PVC canvas panels. The evaluation consisted of determining the useful life of each material, as well as, the error associated with the radiometric calibration. Then, maps of vegetation indices from a coffee crop field were generated to evaluate the difference generated by the use of the four materials used in the manufacture of the calibration panels. Panels made of wood painted with matte paint and those coated with Nappa showed the lowest errors in the radiometric calibrations, whereas those panels coated with PVC canvas resulted in the highest calibration errors. Panels made of EVA showed low resistance to use, since its useful life was shorter than the others, whereas the wood panel painted with matte paint was the most resistant, thus being the most suitable for using in the radiometric calibration of multispectral images. To meet the second objective, an experiment was set up and five different fields grown with arabica coffee were evaluated. During the coffee fruit maturation period, four flights were made to acquire spectral information from the crop canopy. In this study, the Mapir Survey3W multispectral camera was used to acquire the multispectral images. After the acquisition of the images, eight vegetation indexes (VI) were calculated. Then, a principal component analysis was used to infer the importance of the VI to monitor coffee fruit maturation. The multispectral images obtained by the low-cost sensor were able to register the spectral changes that occurred in the coffee plants with the advance of maturation in most of the studied fields. However, it was observed that the productivity and the canopy volume of the coffee plants influenced maturation monitoring. Keywords: Remote sensing. Photo cameras. Coffee producers.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Na agricultura de precisão é essencial o conhecimento sobre a variabilidade espacial e temporal dos campos. No entanto, para caracterizar a variabilidade espacial destes por meio de amostragem de solo é um procedimento caro e que demanda tempo. Uma alternativa para reduzir os custos com amostragem é a utilização de sensores de solo. Existem vários tipos de sensores de solo no mercado. Dentre estes os sensores de condutividade elétrica aparente (CEa) do solo são amplamente utilizados. Entretanto, estes sensores podem ser considerados caros para alguns produtores e são susceptíveis a ruídos na aquisição de dados. Além disso, pesquisas indicam que a caracterização da variabilidade espacial dos campos apresenta melhores resultados quando mais de um sensor é utilizado na aquisição de dados. Outros fatores que podem influenciar na caracterização espacial é o número de leituras por ponto amostral e a frequência da corrente elétrica adotados na determinação da CEa. Sendo assim, esta pesquisa teve como objetivo desenvolver um sistema Multisensor de solo de baixo custo, com ajuste de frequência de corrente elétrica aplicada para determinar a CEa, para uso na agricultura de precisão. No desenvolvimento do Multisensor foi utilizado um computador de placa única Beaglebone Black, módulo GNSS (sistema de navegação global por satélites), tela LCD touchscreen de 178 mm (7 polegadas), circuitos para amplificação, determinação de diferença de potencial, e condicionamento de sinal para determinação da CEa do solo, sensor de temperatura, sensor de umidade, Arduíno Nano e célula de carga para o sensor de resistência do solo à penetração. O Multisensor foi testado em três áreas com solos de diferentes granulometrias e em duas condições de umidade. A influência do número de leituras por ponto amostral e da frequência da corrente elétrica sobre a CEa foi verificada por meio da análise de regressão linear. Um Multisensor de solo com sensor de CEa, sensor de umidade, sensor de temperatura e sensor de resistência do solo a penetração foi desenvolvido. Os dados obtidos com o Multisensor foram submetidos a análise de semivariância e krigagem e se mostraram confiáveis na elaboração dos mapas das respectivas variáveis. Os resultados obtidos demonstram que o número de leituras por ponto amostral influenciou na acurácia dos mapas de CEa. Já a frequência da corrente elétrica aplicada ao solo não influenciou nem na magnitude dos valores nem na distribuição espacial da CEa. In precision agriculture knowledge about spatial and temporal variability of fields is essential. However, to characterize the spatial variation by soil sampling is an expensive and time-consuming procedure. An alternative to reduce sampling costs is the use of soil sensors. There are several types of soil sensors on the market. Among these, the soil apparent electrical conductivity (ECa) sensors are widely used. However, these sensors can be considered expensive for some farmers and are also susceptible to noise in data acquisition. In addition, surveys indicate that the spatial variability characterization of the fields shows better results when more than one sensor is used in data acquisition. Other factors that may influence the spatial characterization are the number of readings per sample point and the frequency of electric current adopted in ECa determination. Thus, the objective of this study was to develop a low-cost soil Multisensor device, with frequency of the applied electric current to determine ECa chosen by the user. In development of Multisensor was used a single board computer Beaglebone Black, a GNSS (Global Navigation Satellite Systems) module, a 178 mm (seven inches) LCD touchscreen, circuits for amplification, determination of potential difference, and signal conditioning for measurement of soil ECa, a temperature sensor, a soil moisture sensor, a Arduino Nano and a load cell for the soil penetration resistance sensor. The Multisensor was tested in three areas with different soil texture and in two soil moisture conditions. The influence of number of readings per sampling point and frequency of electric current on ECa was verified by linear regression analysis. A soil Multisensor with ECa, soil moisture, temperature and soil penetration resistance sensors wer developed. The data obtained with the Multisensor were submitted to semivariance and kriging analysis and showed to be reliable in elaboration of maps of respective variables. The obtained results showed that the number of readings per sampling point influenced the accuracy of the ECa maps. However, the frequency of electric current applied to the soil did not influence either magnitude of values or spatial distribution of ECa.

O café é uma cultura de expressiva importância econômica e social para o Brasil. O país é o principal produtor e exportador mundial desse produto. A qualidade da bebida do café é influenciada por aspectos como as condições climáticas do local, as técnicas manejo empregadas, a maturação dos frutos no momento da colheita, o manejo pós-colheita, dentre outros. Para agregar valor ao produto, os agricultores vêm buscando utilizar formas de se produzir que propiciem a obtenção de um produto de melhor qualidade. Uma das formas de se conseguir isso é realizar a colheita com a menor quantidade possível de frutos verdes na planta. Uma das alternativas para identificação do momento ideal de se realizar a colheita é a partir do uso de técnicas de sensoriamento remoto. Com a utilização dessas técnicas é possível monitorar as culturas e estudar o comportamento da vegetação, por meio de índices de vegetação como o índice de vegetação da diferença normalizada (NDVI). Diante do exposto, este trabalho teve por objetivo geral desenvolver um sistema de sensoriamento remoto, utilizando câmera modificada acoplada a VANT, para prever o grau de maturação dos frutos como indicativo do momento ideal da colheita com base em dados de índice de vegetação da diferença normalizada (NDVI). Para isso, a primeira parte do trabalho teve como objetivo desenvolver um sistema de calibração para câmera modificada acoplada ao VANT para bandas do vermelho e do infravermelho próximo. Neste sistema foram definidas condições de voo (horário e utilização de filtro de densidade neutra, ND) e grupo de alvos que devem ser utilizados para calibração de dados de reflectância. A metodologia aplicada consistiu na realização de voos semanais em lavoura de café arábica nos horários de oito horas e meio dia, sendo dois voos em cada horário, um com filtro ND e outro com polarizador. Placas compostas de oito alvos em cores diferentes tiveram sua reflectância medida previamente com a utilização do espectroradiômetro e foram inseridas na área imageada no momento do voo, permitindo gerar modelos de calibração para as bandas do vermelho e do infravermelho a partir destes oito alvos e de cinco dos alvos que possuíam tons de cinza. Na segunda parte do trabalho objetivou-se identificar o grau de maturação dos frutos como indicativo do momento ideal para colheita do café arábica com derriça total com base em dados de NDVI obtidos a partir de câmera modificada acoplada ao VANT, NDVI obtidos a partir do GreenSeeker e de imagens coletadas pelo Satélite Sentinel-2. A cada aquisição de imagens, amostras de café foram coletadas nas áreas imageadas para determinação do estágio de maturação dos frutos. Foram determinados os coeficientes de correlação entre a porcentagem de frutos verdes e o NDVI calculado a partir de imagem adquirida pela câmera Zenmuse X3 modificada acoplada ao VANT, com o NDVI medido com o sensor GreenSeeker e o NDVI obtido a partir de imagens do satélite Sentinel-2. Os voos realizados às oito horas da manhã com a presença de filtro ND, e um grupo de cinco alvos em tons de cinza foram os que apresentaram modelos com melhor ajuste para calibração das bandas do vermelho e do infravermelho próximo. Apesar de erros quadráticos médios inferiores a 6% para os modelos de calibração em 81,82% dos dias, os valores de reflectância encontrados após calibração radiométrica não apresentaram concordâncias com os observados na literatura. O NDVI calculado com as bandas do vermelho e do infravermelho próximo das imagens obtidas a partir da câmera modificada acoplada ao VANT não apresentou correlação com a porcentagem de frutos verdes do cafeeiro. Já o NDVI obtido a partir do GreenSeeker e do Sentinel-2 apresentou correlação em somente um dos dias analizados. Dessa forma, conclui-se que o índice NDVI obtidos a partir dos três sensores utilizados neste estudo não são indicados para avaliar o grau de maturação dos frutos do cafeeiro arábica. The coffee is an important crop in Brazil due to its economic and social contributions. The country is the main world's coffee producer and exporter. The coffee quality is influenced by many aspects such as the local climatic conditions, the management techniques adopted, the fruit ripeness at the harvesting period, the post-harvest management, among others. To add value to the product, the farmers have tried to use ways of producing that lead to product with better quality. One way to achieve this is to perform the harvest with minimum amount of green fruits in the plant. One of the alternatives to identify the ideal moment of harvesting is by using remote sensing techniques. With the use of these techniques, it is possible to perform crop monitoring and to analyze the vegetation behavior by the determination of vegetation indexes such as the normalized difference vegetation index (NDVI). Therefore, the objective of this work was to develop a remote sensing system, using a modified camera coupled to the UAV, in order to predict the coffee ripeness as an indicator of the ideal harvest time based on the NDVI. For this, the first part of this work had as objective to develop a calibration system for a modified camera coupled to the UAV to acquire images in red and near- infrared bands. In this system, flight conditions were defined (time and use of neutral density filter, ND) and group of targets that should be used for reflectance data calibration. The applied methodology consisted in the schedule of weekly flights in arabica coffee crop, at 8:00 AM and 12:00 PM with two flights at each hour, one with ND filter and another with polarizer. Composite plates of eight targets with different colors had their reflectance measured previously, with the use of the spectroradiometer and were inserted in the area at the time of flight, allowing to generate calibration models for the red and infrared bands from these eight targets and from five of the targets that had scales of gray. In the second part of this work, the objective was to identify the fruit ripeness as an indicator of the ideal harvest period for arabica coffee with total strip based on NDVI data obtained through a modified camera coupled to the UAV, on NDVI obtained from the GreenSeeker and on images collected by the Sentinel-2 Satellite. At each image acquisition, coffee samples were collected in the imaged areas to determine the fruit ripeness. The correlation coefficient between the percentage of green fruits and the NDVI calculated from the image acquired by the modified Zenmuse X3 camera coupled to the VANT was determined. Also, the correlation coefficients between the percentage of green fruits and the NDVI measured with the GreenSeeker sensor and the NDVI obtained from the images Sentinel-2 satellite were calculated. The flights performed at 8:00 AM with the use of the ND filter, and a group of five grayscale targets presented the best fit models for calibration of the red and near-infrared bands. Although the mean squared errors (MSE) were less than 6% for the calibration models in 81.82% of the days, the reflectance values observed after radiometric calibration did not correspond to those observed in the literature. The NDVI calculated with the red and near- infrared bands of images obtained from the modified camera coupled to the UAV showed no correlation with the percentage of green fruits of the coffee tree. Nevertheless, the NDVI obtained from the GreenSeeker and Sentinel-2 showed correlation in only one of the days. Thus, it was concluded that the NDVI indexes obtained by these three sensors are not a good indicator of the coffee ripeness.

A otimização de uso do nitrogênio (N) é, recentemente, um dos principais alvos de estudo no contexto da agricultura de precisão (AP) no Brasil. Para tal, tem-se utilizado a recomendação a taxa variada prescrita com base em sensores ópticos. O uso de sensores ópticos é vantajoso por possibilitar o ajuste de adubações com o período de maior demanda pela planta. Isso resulta em economia de N, menor impacto ambiental e até mesmo no aumento de produtividade das culturas agrícolas. Entretanto, é necessário determinar se o aumento nos rendimentos pela redução de despesas com o N, resultaria em maior rentabilidade quando comparado ao sistema convencional de adubação. Portanto, esse trabalho teve como objetivos: (1) avaliar a viabilidade técnica do clorofilômetro SPAD-502 na recomendação de uma dose econômica de N a taxa variada na cultura do milho utilizando diferentes limiares do índice de suficiência de nitrogênio (ISN); (2) determinar por meio de cenários de área e zonas de amostragem do índice SPAD, a viabilidade econômica associada ao uso dos clorofilômetros SPAD- 502 e ClorofiLOG CFL1030 e do radiômetro Greenseeker para o manejo da adubação nitrogenada na cultura do milho usando modelos sem inclusão de risco (modelo determinístico) e com inclusão de risco (modelo probabilístico). O estudo foi conduzido em área experimental do Instituto Federal do Norte de Minas Gerais (IFNMG), Januária-MG, entre fevereiro a junho de 2018. O delineamento experimental utilizado foi em blocos casualizados, com 5 tratamentos e 5 repetições, sendo: uma testemunha sem aplicação de N (T0); aplicação uniforme de 112 kg ha-1 de N (parcela de referência), sendo a dose parcelada em 50% no estádio de quatro folhas emitidas (V4) e 50% em V8 (T1); aplicação de N a taxa variada controlada por um ISN fixo de 95% para os estádios V8, V10 e V14; (T2) e aplicação de N a taxa variada controlada por um ISN variável de 98, 95 e 93% nos mesmos estádios (T3 e T4). Inicialmente, os tratamentos a taxa variada receberam 44,8 (T2 e T3) e 33,6 kg ha-1 de N em V4 (T4). As demais aplicações foram realizadas com base no valor do ISN nos estádios V8, V10 e V14, respectivamente. Assim, quando o valor do ISN se apresentou abaixo do limiar proposto, os tratamentos T2 e T3 receberam 22,4 kg ha-1 de N em cada estádio monitorado (V8, V10 e V14). Para o T4, aplicou-se quando necessário 33,6, 28,00 e 16,8 kg ha-1 de N nos estádios V8, V10 e V14, respectivamente. Os tratamentos a taxa variada manejados pelo clorofilômetro foram mais eficientes que as doses pré-fixadas, pois consumiram em média de 21,25 a 24,00% a menos de N e apresentaram a mesma produtividade de grãos. O ISN fixo de 95% resultou em maior eficiência de uso de N quando comparado ao ISN variável nos estádios avaliados. Para a análise de viabilidade econômica do investimento associado ao uso do clorofilômetro (preço nacional e importado) foram elaborados fluxos de caixa representativos da produção de milho utilizando os três tratamentos a taxa variada definidos aqui como sistemas de adubação (S1, S2 e S3). Adicionalmente, foram realizadas simulações para determinar a viabilidade do investimento caso fossem utilizados o modelo de clorofilômetro nacional ou o radiômetro. Para tal, os fluxos de caixa foram constituídos pelas saídas com a aquisição dos equipamentos (sensor) e despesas operacionais (fertilizantes, sementes e defensivos agrícolas e mão de obra) nas etapas de preparo do solo, plantio, adubação de plantio e cobertura, amostragem do índice SPAD (tratamentos a taxa variada), aplicação de defensivos e colheita. Já as entradas foram compostas pelo milho comercializado. Além disso, para cada sistema de adubação foram simulados 8 cenários de área cultivada e amostragem com o clorofilômetro, sendo: Cenários 1, 2, 3 e 4, amostragem global da média do índice SPAD para a área de 1, 3, 5 e 7 ha; Cenários 5, 6, 7 e 8, amostragem dividida em zonas (subáreas), sendo utilizadas 3, 5, 7 e 9 zonas para 1, 3, 5 e 7 ha, respectivamente. A viabilidade econômica foi determinada por meio dos seguintes indicadores: Valor Presente Líquido (VPL), Razão Beneficio–Custo descontado (B/C (%)), Taxa Interna de Retorno (TIR) e do payback time. Neste caso, considerou-se uma taxa mínima de atratividade (TMA) de 6% ao ano e horizonte de projeto de 8 anos. A análise de risco foi realizada pela simulação de Monte Carlo. Os resultados mostraram que, independente do tipo de amostragem, o investimento no clorofilômetro SPAD- 502 adquirido no mercado nacional seria economicamente viável em áreas de cultivo a partir de 7 ha. Por outro lado, a aquisição do sensor via importação já se mostra viável a partir dos 5 ha. Diferentemente, o investimento no ClorofiLOG CFL1030 ou no Greenseeker resultaria em maior viabilidade econômica a partir de 3 ha independente do tipo de amostragem. The nitrogen (N) use optimization is recently one of the main targets in the context of precision agriculture (PA) studies in Brazil. Thus, it has been used recommendation of variable rate fertilization prescribed based on optical sensors readings. The use of optical sensors is advantageous because it allows the adjustment of fertilization with the period of greatest demand of the plant. This results in N savings, lower environmental impact and even higher crop yield. However, it is necessary to determine if the increase in yield, by reducing expenses with N, would result in greater profitability when compared to the conventional fertilization system. Therefore, this study aimed to: (1) evaluate the technical feasibility of the SPAD-502 chlorophyll meter for recommending an economical N dose under variable rate using different thresholds of the nitrogen sufficiency index (NSI); (2) determine by means of the SPAD index sampling zones and area scenarios, the economic feasibility associated to the use of the chlorophyll meters SPAD-502 and ClorofiLOG CFL1030, and the radiometer Greenseeker through models without including the risk (deterministic model) and including the risk (probabilistic model). The study was conducted in an experimental field from the Federal Institute of Northern Minas Gerais (IFNMG), Januária - Minas Gerais State, between February and June 2018. The experimental design was by randomized blocks with 5 treatments and 5 replicates, which were: control treatment without N application (T0); uniform application of 112 kg ha-1 of N (reference treatment), with the dose being divided in 50% in the four-leaf stage (V4) and 50% in V8 (T1); N application at a variable rate controlled by a fixed NSI threshold of 95% for the V8, V10 and V14 stages (T2); and N application at a variable rate controlled by a variable NSI threshold of 98, 95 and 93% in the same stages (T3 and T4). Initially, the variable rate treatments received 44.8 (T2 and T3) and 33.6 kg ha-1 of N in V4 (T4). Further applications were performed based on the NSI threshold in the V8, V10, and V14 stages, respectively. Thus, when the NSI value was below the proposed threshold, treatments T2 and T3 received 22.4 kg ha-1 of N at each monitored stage (V8, V10, and V14). For T4, 33.6, 28.00 and 16.8 kg ha-1 of N were applied when needed at the V8, V10, and V14 stages, respectively. The variable rate treatments managed by the chlorophyll meter were more efficient than the reference treatment (pre-fixed doses), since they consumed on average from 21.25 to 24.00% less N and presented the same grain yield. The fixed NSI of 95% resulted in higher N use efficiency when compared to the variable NSI in the evaluated stages. In order to perform the economic feasibility analysis of the investment, associated with the use of a chlorophyll meter (with national and imported prices), representative cash flows of corn production were elaborated using the three variable rate treatments, which were defined in the present study as fertilization systems (S1, S2, and S3). Additionally, simulations were performed to determine the feasibility of the investment if the nationally manufactured chlorophyll meter or a radiometer sensor were used instead. To do so, cash flows were elaborated through the acquisition of equipments (sensor), and operational expenses (fertilizers, seeds, agricultural pesticides, and labor hour) in the stages of soil preparation, planting, planting and side-dressing fertilization, SPAD index sampling (variable rate treatments), pesticide application and harvesting. The inputs were composed of the amount of marketed corn. Besides that, for each fertilization system, 8 scenarios of cultivated area and chlorophyll meter sampling were simulated: Scenarios 1, 2, 3 and 4 with global sampling of the SPAD index mean for 1, 3, 5 and 7 ha. Scenarios 5, 6, 7 and 8 with zonal sampling (subareas), using 3, 5, 7 and 9 zones for 1, 3, 5 and 7 ha, respectively. The economic feasibility was determined by the following indexes: net present value (NPV), discounted benefit-cost ratio (B/C (%)), internal rate of return (IRR) and payback time. In this case, a minimum interest rate (MIR) of 6% per year and an 8-year project horizon was considered. The risk analysis was performed through the Monte Carlo simulation. The results showed that, regardless of the sampling type, the investment in the chlorophyll meter SPAD- 502 acquired in the national market would be economically feasible in cultivation areas from 7 ha. On the other hand, the sensor acquisition via importation would be economically feasible from 5 ha. Differently, an investment in the chlorophyll meter ClorofiLOG CFL1030 or in the Greenseeker would result in greater economic feasibility in areas from 3 ha independent of the sampling type.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior O sistema de navegação global por satélites (GNSS) é a base para manejo localizado no campo de produção pois permitem o georreferenciamento dos dados coletados e a consequente geração de mapas pelos diferentes sistemas que compõem a Agricultura de Precisão. Existe uma demanda por sistemas de orientação de baixo custo para viabilizar a utilização desses sistemas na agricultura. Uma das formas de coletar dados para a agricultura de precisão é o sensoriamento remoto. O sensoriamento remoto é uma forma de aquisição de dados onde não existe contato entre o sensor e a substância a ser medida. As aplicações de sensoriamento remoto na agricultura baseiam-se na interação da radiação eletromagnética com o solo ou o material vegetal. Essa interação pode ser mensurada e analisada através dos chamados índices de vegetação. Os índices de vegetação são importantes parâmetros de sensoriamento remoto para monitoramento de ecossistemas e processos da superfície terrestre. No Capítulo 1 dessa dissertação, objetivou-se integrar um módulo GNSS de baixo custo à um computador de placa única utilizando o filtro de Kalman na obtenção dos dados de navegação. Para avaliar o sistema foram conduzidos um experimento estático e dois cinemáticos, com três repetições cada. No estático o erro médio foi de 3,25 m com raiz quadrada do erro quadrático médio (RMSE) de 3,73 m. No primeiro experimento cinemático observou-se menor oscilação lateral dos dados na velocidade de 1,39 m s -1 . No segundo experimento cinemático o erro médio foi de 1,26 e 1,13 m, com RMSE de 1,45 e 1,27 m, para os dados antes e após a aplicação do filtro de Kalman, respectivamente. Concluiu-se que o sistema eliminou oscilações bruscas lateralmente, devido a erros aleatórios do sinal GNSS, mantendo um comportamento linear, podendo ser utilizado em determinadas aplicações agrícolas em que não seja necessária uma acurácia submétrica, como por exemplo amostragem de solo e monitoramento de produtividade. No Capítulo 2 dessa dissertação, foi desenvolvido um sistema sensor para aquisição de alguns índices de vegetação (NDVI, SR, WDRVI, SAVI, OSAVI). Esse sistema sensor foi construído utilizando a Beaglebone Black para processar os dados e fototransistores como elementos sensores. Foi realizada a calibração do sistema sensor proposto para ajustar seus valores aos de um espectroradiômetro e por último foi realizada a análise de desempenho dos índices de vegetação obtidos com o sistema sensor. Assim, nas condições analisadas, o sistema sensor proposto pode ser utilizado na determinação de todos os índices de vegetação abordados. Uma vez que seus índices apresentaram alta e significativa correlação com os índices do espectroradiômetro. The Global Navigation Satellite System (GNSS) is the basis for management located in the field of production because they allow the georeferencing of the data collected and the consequent generation of maps by the different systems that make up Precision Agriculture. There is a demand for low-cost guidance systems to enable the use of these systems in agriculture. One of the ways to collect data for precision agriculture is remote sensing. Remote sensing is a form of data acquisition where there is no contact between the sensor and the substance to be measured. Remote sensing applications in agriculture are based on the interaction of electromagnetic radiation with soil or vegetation. This interaction can be measured and analyzed through so-called vegetation indices. Vegetation indices are important remote sensing parameters for monitoring ecosystems and terrestrial surface processes. In Chapter 1 of this dissertation, the objective was to integrate a low-cost GNSS module into a single board computer using the Kalman filter to obtain navigation data. To evaluate the system were conducted a static experiment and two kinematics, with three replications each. In static, the mean error was 3.25 m with root mean square error (RMSE) of 3.73 m. In the first kinematic experiment, less lateral oscillation of the data was observed at a velocity of 1.39 m s -1 . In the second kinematic experiment the average error was 1.26 and 1.13 m, with RMSE of 1.45 and 1.27 m, for the data before and after the application of the Kalman filter, respectively. It was concluded that the system eliminated abrupt oscillations laterally due to random errors of the GNSS signal, maintaining a linear behavior and could be used in certain agricultural applications where sub-metric accuracy is not required, such as soil sampling and crop yield monitoring.

A agricultura brasileira enfrenta o grande desafio de disseminação de tecnologias e seus usos apropriados para continuar aumentando a produtividade e conservar recursos. Para melhorar a eficiência dos sistemas de produção agrícola, a agricultura de precisão pressupõe que os campos e as culturas não são uniformes. Assim é necessário avaliar as variabilidades espaciais e temporais dos fatores de produção para otimizar a dosagem de insumos visando o retorno financeiro. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi explorar a utilização de imagens orbitais de média resolução para estimar a variabilidade espacial da produtividade de soja, delimitando zonas de manejo utilizando índices de vegetação provenientes de imagens orbitais e mapas de produtividade. A área de estudo possui área de 95 hectares e está localizada em uma fazenda situada no município de Iepê no estado de São Paulo. Foram utilizados dados de produtividade adquiridos de monitores instalados em duas máquinas colhedoras. Os dados são referentes as safras de 2015/2016 e 2016/2017 do cultivo de soja. Foi estabelecido um procedimento para filtragem dos dados de produtividade que consiste em três etapas: a primeira é a remoção de dados com valores fora da realidade utilizando limiares de produtividade de soja. A segunda etapa é a remoção de dados discrepantes globais, que foram identificados utilizando os limiares de 2,5 desvio padrão ± média. Os pontos localizados fora destes limiares foram submetidos a um filtro local e removidos quando diferiram em 25% da média dos vizinhos. Na terceira etapa foi implementado o índice de Moran para remoção dos discrepantes locais. O processamento dos dados permitiu a remoção de discrepantes elevando a qualidade dos mapas de produtividade, removendo um percentual de pontos 5,9% e 6,8% do conjunto de dados de cada safra. Os dados de produtividade filtrados foram interpolados pelo método de krigagem por blocos utilizando variogramas locais. Os mapas de produtividade obtidos da interpolação foram utilizados nas análises de correlação entre seis índices de vegetação e também foram utilizados para delinear zonas de manejo. As imagens orbitais foram adquiridas em duas datas para cada safra, e assim foram gerados índices de vegetação. A correlação espacial dos índices de vegetação foi obtida com o índice de Moran bivariado. Para isso, foram retiradas 30 amostras de 50 pontos aleatórios, com o objetivo de evitar interpretação errônea do p- valor. Foram utilizados os índices de vegetação com correlação espacial significativa com a produtividade, assim permitindo agregar informações para delineamento de zonas de manejo. As zonas de manejo delineadas foram comparadas com as zonas de manejo obtidas de mapas de produtividade utilizando o índice Kappa. Os índices de vegetação estudados foram capazes de inferir as diferenças na variabilidade da soja, e assim podem ser utilizados para delinear zonas de manejo. Classes de manejo delineadas com o NDVI (Índice de Vegetação da Diferença Normalizada) apresentaram valores similares de Kappa aos obtidos pela combinação de índices. No entanto, é provável que a saturação do NDVI afete os resultados obtidos pelo índice no meio do ciclo do cultivo. Imagens orbitais de média resolução espacial podem ser utilizadas para detectar a variabilidade do cultivo de soja. A utilização de índices de ambas as datas, tende a apresentar valores do índice Kappa similares aos maiores valores observados em datas individualmente. Sendo uma fonte de informações de boa qualidade e baixo custo. Este estudo demonstrou que o grau de concordância com a variabilidade captada pelos mapas de produtividade varia de 5% a 67% dependendo do número de zonas delineadas. Os índices de vegetação MSR e GCVI obtidos no meio do ciclo da cultura foram significativos apenas em uma safra. Já os índices obtidos próximos a colheita, apenas o SIWSI apresentou correlação significativa para as duas safras analisadas. Este estudo demonstrou que o grau de concordância com a variabilidade captada pelos mapas de produtividade variou de 5% a 67% dependendo do número de zonas delineadas. Os maiores valores de Kappa foram observados quando a área foi delineada em até três zonas. Brazilian agriculture faces the great challenge of disseminating technologies and their appropriate uses to continue to increase productivity and conserve resources. To improve the efficiency of agricultural production systems, precision agriculture assumes that fields and crops are not uniform. Thus, it is necessary to evaluate the spatial and temporal variability of the factors of production to optimize the input dosage aiming financial returns. The objective of this work was to develop a low cost system for the delimitation of management zones using yield maps and vegetation indices from orbital images. The study area covers an area of 95 hectares and is located at a farm situated in the municipality of Iepê in the state of São Paulo. Yield data acquired from monitor installed on a combine harvester were used. Data refer to the 2015/2016 and 2016/2017 soybean crop seasons. A filtering procedure has been established that consists of three steps: the first step is the removal of data with values out of reality using soybean yield thresholds. The second step is the removal of global discrepant data, which were identified using the mean ± 2.5 standard deviation thresholds. The points located from these thresholds were submitted to a local filter and removed when they differed by 25% from the median of the neighbors. In the third step Moran index was implemented to remove the local discrepancies. The processing allowed the removal of discrepant data improving the quality of the yield maps, the percentage of removed points were 5.9% and 6.8% of the data set of each crop season. The filtered yield data were interpolated by the block kriging method using local variograms. The yield maps obtained from the interpolation were used in the spatial correlation analysis between vegetation indexes and were also used to delineate management zones. The orbital images were acquired in two dates for each crop season, and thus vegetation indices were generated. Spatial correlation of vegetation indices was obtained with the bivariate Moran index. For this, 30 samples of 50 random points were taken, in order to avoid erroneous interpretation of the p-value. Vegetation indexes were used with significant spatial correlation with yield, thus allowing the addition of information for delineating of management areas. The delineated management zones were compared to the management zones obtained from yield maps using the Kappa index. The vegetation indices studied were able to infer the differences in soybean variability, and thus can be used to delineate management areas. Management classes delineated with the NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) showed similar values of Kappa to those obtained by the index combination. However, saturation of NDVI is likely to affect the results obtained by the index in the middle of the crop cycle. Orbital images of medium spatial resolution can be used to detect the variability of the soybean crop. The use of indices from both dates tends to present Kappa index values similar to the higher values observed on individual dates. Orbital images are a source of quality and low cost information. The vegetation indexes MSR and GCVI obtained in the middle of the crop cycle were significant only in one crop. The indexes obtained near the harvest date, only the SIWSI showed a significant correlation for the two crop seasons analyzed. This study demonstrated that the degree of agreement with the variability captured by the productivity maps ranged from 5% to 67% depending on the number of delineated areas. The highest kappa values were observed when the area was delineated in up to three zones.

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais O nitrogênio interfere diretamente no processo de fotossíntese, pela sua participação na molécula de clorofila, aumentando sua eficiência e a produção de matéria seca. A agricultura de precisão consiste em fazer manejo a sítio específico das culturas agrícolas com base em informações de cada local. Dentre técnicas de agricultura de precisão, o uso de sensores para obter dados espectrais relacionados com as características agronômicas das culturas vem sendo amplamente utilizado. O objetivo do presente trabalho foi avaliar o uso de sensores espectrais para recomendação da adubação nitrogenada, em pastagens de Urochloa brizantha cv. Xaraés na época seca. O estudo foi realizado no Campo Experimental da EPAMIG, em Leopoldina-MG. O delineamento utilizado foi em blocos casualizados, com 4 repetições e 4 tratamentos: uma testemunha sem aplicação de N (T T ), uma aplicação de N à taxa fixa constituindo a parcela de referência (T R ) e duas diferentes técnicas para aplicação de N à taxa variada (T G e T S ). As variáveis espectrais utilizadas foram leituras obtidas com um clorofilômetro portátil (SPAD 502) e um radiômetro (GreenSeeker). Os dados obtidos de forragem total, teor de proteína bruta e capacidade suporte do pasto foram submetidos à análise de variância. A comparação de médias foi realizada pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade (P

A cultura do tomate está dentre as mais exigentes em adubação nitrogenada. A elevada mobilidade que este elemento possui no solo pode representar risco ao meio ambiente, uma vez que a aplicação de nitrogênio de forma excessiva resulta em percas por lixiviação, que além de contaminar águas subterrâneas reduz a eficiência no seu uso. Portanto, o objetivo deste estudo foi avaliar metodologia para recomendação da adubação nitrogenada do tomate tutorado com a taxa variada de fertilizante com base no comportamento espectral das folhas. Os tratamentos consistiram de uma parcela de referência (dose de 300 kg.ha -1 ) e cinco tratamentos que tiveram o Índice de Suficiência de Nitrogênio (NSI) calculados com os índices espectrais NDVI, GNDVI, MCARI, PSSRa e o valor SPAD obtido com um medidor de clorofila Minolta SPAD- 502. A dose total foi dividida semanalmente ao longo do ciclo e os tratamentos receberam ou não nitrogênio com base no NSI calculado para cada índice. O experimento foi conduzido em blocos casualizados, com seis repetições. As respostas espectrais e valores SPAD das folhas foram obtidas aos 29º, 36º, 44º, 50º, 69º, 77º, 97º e 105º dias após o transplantio. A produtividade foi avaliada levando-se em consideração a classificação dos frutos quanto ao calibre (pequenos, médios e grandes) e viabilidade dos frutos (comerciais e defeituosos). Também foram avaliados os descritores de qualidade cor, sólidos solúveis (SS), acidez total (pH), acidez titulável (AT) e sabor (SS/AT). Todos os índices avaliados levaram a uma redução significativa no nitrogênio aplicado durante o ciclo, com exceção do MCARI, que resultou em quantidade nitrogênio semelhante a referência. Os índices NDVI, GNDVI, PSSRa e valor SPAD apresentaram redução do total de nitrogênio aplicado, variando de 25,2% a 43,8%, sem redução significativa na produtividade ou qualidade dos frutos. A produtividade de frutos comerciais variou de 2332,9 a 2773,8 g.planta -1 entre os tratamentos. Dentre os tratamentos aplicados, somente o NDVI e valor SPAD apresentaram melhoria significativa no fator parcial de produtividade do nitrogênio. The tomato crop is among the most demanding in nitrogen fertilization. The high mobility that this element presents in the soil can represent a risk to the environment, since the application of nitrogen excessively results in leachate losses, which in addition to contaminating groundwater reduces the efficiency in its use. Therefore, the objective of this study was evaluate the methodology for the recommendation of the nitrogen fertilization for the tanned tomatoes with dose at a varied rate of fertilizer based on the spectral behavior of the leaves. The treatments consisted of a reference plot (300 kg.ha -1 dose) and five treatments that had the Nitrogen Sufficiency Index (NSI) calculated with the spectral indices NDVI, GNDVI, MCARI, PSSRa and the SPAD value obtained with a Minolta SPAD-502 chlorophyll meter. The total dose was divided weekly over the course of the cycle and the treatments received or not received NSI based on the NSI calculated for each index. The experiment was conducted in a randomized block desing with six replicates. The spectral responses and leaf SPAD values were obtained at 29º, 36º, 44º, 50º, 69º, 77º, 97º and 105º days after transplanting. The productivity was evaluated according to the size of the fruits (small, medium and large) and fruit viability (commercial and defective). The descriptors of quality, color, soluble solids (SS), total acidity (pH), titratable acidity (AT) and flavor (SS/AT) were also evaluated. All indices evaluated led to a significant reduction in nitrogen applied during the cycle, with the exception of MCARI, which resulted in similar nitrogen reference amount. The NDVI, GNDVI, PSSRa and SPAD values showed a reduction of the total nitrogen applied, varying from 25.2% to 43.8%, without significant reduction in fruit productivity or quality. The yield of commercial fruits ranged from 2332.9 to 2773.8 g.plant -1 among treatments. Among the applied treatments, only NDVI and SPAD value showed a significant improvement in the partial factor of nitrogen productivity.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior O presente trabalho objetivou avaliar os atributos do solo e outras variáveis em um sistema produtivo para a delimitação de zonas de manejo (ZM) e adoção da agricultura de precisão em uma área de cerrado, e a influência dos atributos físicos do solo na delimitação das ZM utilizando a condutividade elétrica aparente do solo (CEa). O trabalho foi realizado em uma área no oeste do estado da Bahia, cultivada com soja em 204 hectares no município de São Desidério. O estudo compreendeu o levantamento de informações na propriedade por meio de sensores de condutividade elétrica aparente do solo, uso de imagens de satélite para obter o Índice de Vegetação da Diferença Normalizada (NDVI), além da coleta de amostras físicas e químicas do solo. As amostras físicas compreenderam em amostras deformadas para análise granulométrica e química, e amostras indeformadas, retiradas utilizando anel volumétrica para avaliar a densidade, macroporosidade, microporosidade e porosidade total do solo. No primeiro momento foram estudados os dados adquiridos pelos sensores, imagens e amostras deformadas, além dos dados de produtividade do ciclo da cultura. Estes dados foram analisados perante uma análise multivariada por meio do método dos Mínimos Quadrados Parciais por Análise Discriminante - PLS- DA (“Partial Least Squares for Discriminant Analysis”). A PLS-DA possibilitou selecionar as melhores variáveis para definir as ZM, sendo areia total, argila, potássio, NDVI, condutividade elétrica aparente do solo à 0,20 m e a CEa à 1,00 metro de profundidade. Em segundo momento foram estudadas, além dos dados de CEa e amostras físicas deformadas de solo, as amostras indeformadas. As amostras indeformadas foram avaliadas dentro as ZM definidas pela CEa, com consequente comparação entre suas medias nas respectivas ZM. Para este estudo os atributos físicos do solo não foram relevantes para que influenciassem na delimitação das ZM definidas pela CEa. The objective of this study was to evaluate soil attributes and other variables in a productive system for the delimitation of management areas (ZM) and adoption of precision agriculture in a savannah area, and the influence of soil physical attributes on the delimitation of the ZM using the apparent electrical conductivity of the soil (CEa). The work was carried out in an area in the western state of Bahia, cultivated with soybean in 204 hectares in the municipality of São Desidério. The study included the collection of information on the property by means of sensors of apparent electrical conductivity of the soil, use of satellite images to obtain the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), as well as the collection of physical and chemical soil samples. The physical samples comprised deformed samples for granulometric and chemical analysis, and undisturbed samples, using a volumetric ring to evaluate the density, macroporosity, microporosity and total porosity of the soil. In the first moment the data acquired by the sensors, images and deformed samples, besides the crop cycle productivity data, were studied. These data were analyzed by a multivariate analysis using the Partial Least Squares for Discriminant Analysis (PLS-DA) method. The PLS-DA made it possible to select the best variables to define the ZM, being total sand, clay, potassium, NDVI, apparent electrical conductivity of the soil at 0.20 m and CEa at 1.00 m depth. In the second moment, besides the data of CEa and deformed physical samples of soil, the undisturbed samples were studied. The undeformed samples were evaluated within the Za defined by the CEa, with consequent comparison between their means in the respective ZM. For this study the soil physical attributes were not relevant to influence the delimitation of the ZM defined by the CEa.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico A compreensão da variabilidade espacial e temporal de um determinado atributo do solo ou das plantas é essencial para atingir as almejadas eficiências produtiva e econômica, por meio da aplicação de técnicas de agricultura de precisão. O Brasil, como um dos líderes mundiais de produção de carne bovina, busca alcançar eficiência e sustentabilidade na atividade. O maior custo de produção dessa atividade é a alimentação do rebanho, composta principalmente por forragem. Entre os macronutrientes necessários à maior produtividade de plantas forrageiras destaca-se o nitrogênio (N), essencial para a síntese de clorofila e, muitas vezes, aplicado de forma ineficiente.O uso de clorofilômetros portáteis e câmeras comunspara realizar diagnósticos nutricionais têm sido foco de estudo em diversas culturas agrícolas, por serem aparelhos de fácil manuseio, baixo custo e principalmente, por poderem fornecer um diagnóstico rápido e preciso do teor de N foliar, possibilitando assim a aplicação de N a taxas variadas. Esse trabalho teve como objetivos avaliar a produtividade de Brachiaria brizantha cv. Xaraés sob adubação à taxa variada utilizando a metodologia do índice de suficiência de nitrogênio (NSI), utilizando o clorofilômetro portátil SPAD-502 para estimar o teor de N foliar e avaliar seu uso para aplicação de adubação à taxa variada em pastagens de Xaraés. Além disso, teve por objetivo avaliar o uso de uma câmera comum para estimar o status de N foliar por meio de diferentes índices de vegetação coloridos (IVC). O trabalho foi desenvolvido no munícipio de Leopoldina-MG em área consolidada com capim Xaraés, onde, a priori, foram avaliados três NSIs (0,85; 0,90 e 0,95) com uso do clorofilômetro. Após isso, avaliou-se a correlação dos resultados obtidos com os IVCs calculados a partir de imagens digitais obtidas com uma câmera comum. A aplicação de adubo nitrogenado a taxa variada obteve mesma produtividade que o manejo convencional com aplicação de doses fixas, resultando em economia no uso do insumo. A economia com uso de uréia chegou a 64% no período seco e 59% no período chuvoso. Além disso, a eficiência de uso de N foi maior para o NSI de 0,85, produzindo, estatisticamente, mesma quantidade de matéria seca que os outros tratamentos, incluindo o tratamento a dose única de N. O uso de câmera convencional no diagnóstico do status de N foliar obteve correlação significativa com as leituras de SPAD para três índices de vegetação, entre os sete testados. Concluiu-se com esse estudo que o manejo de pastagens de Xaraés com aplicação de adubo nitrogenado a taxa variada gera economia e produtividade sustentável. Além disso, o uso de câmeras comuns em substituição ao SPAD mostrou-se eficaz para recomendação de aplicação de adubo nitrogenado, pela metodologia do NSI. Understanding the spatial and temporal variability of a given soil or plant attribute is essential to achieve the desired productive and economic efficiencies through the application of precision agriculture techniques.Brazil, as one of the world leaders in beef production, seeks to achieve efficiency and sustainability in the activity.The highest cost of production of this activity is the feeding of the herd, composed mainly by forage.Among the macronutrients required for higher productivity of forage plants, nitrogen (N), essential for the synthesis of chlorophyll and often inefficiently applied, stands out.The use of portable chlorophyllometers and common cameras to perform nutritional diagnoses have been the focus of study in several agricultural crops, because they are easy to handle, low cost and mainly because they can provide a fast and accurate diagnosis of foliar N content, allowing the variable rate N fertilization. The objective of this study was to evaluate the productivity of Brachiaria brizantha cv. Xaraés fertilization at a variable rate using the methodology of the nitrogen sufficiency index (NSI), using the portable chlorophyllometer SPAD-502 to estimate the leaf N content and to evaluate its use for fertilizer application at a varied rate in Xaraés pastures.In addition, it aimed to evaluate the use of a common camera to estimate the status of N foliar by means of different color vegetation indices (IVC). The work was carried out in the municipality of Leopoldina-MG in a consolidated area with Xaraés grass, where three NSIs (0.85, 0.90 and 0.95) were evaluated a priori using chlorophyll meter.After that, we evaluated the correlation of the results obtained with the IVCs calculated from the digital images obtained with a common camera.The application of nitrogen fertilizer at varied rates obtained the same productivity as the conventional management with fixed dose application, resulting in savings in the use of the input.The economy with the use of urea reached 64% in the dry period and 59% in the rainy season.In addition, the efficiency of N use was higher for the NSI of 0.85, producing, statistically, the same amount of dry matter as the other treatments, including the single dose treatment of N.The use of conventional camera in the diagnosis of N foliar status obtained a significant correlation with the SPAD readings for three vegetation indices among the seven viii tested.In addition, the use of common cameras in place of the SPAD proved to be effective for the application of nitrogen fertilizer, according to the NSI methodology.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico A necessidade de renovação das fontes energéticas mundiais, embasadas em fatores econômicos, ambientais ou mesmo sociais, tem promovido diversas pesquisas. Dentre estas, a busca por plantas oleaginosas aumentou no último século. A macaúba (Acrocomia aculeata), destaca-se por sua elevada produtividade e por ser uma fonte promissora de biodiesel. Entretanto, sua produção ainda é extrativista. Com a finalidade de aumentar a qualidade e a quantidade do que se é produzido, a mecanização agrícola surge com diversas alternativas, dentre elas, destaca-se o estudo da colheita pelo princípio de vibração mecânica. Logo, objetivou-se neste trabalho analisar o comportamento dinâmico do sistema fruto-ráquila da macaúba quando submetido a vibrações mecânicas. O trabalho foi desenvolvido adotando-se amostras de macaúba, nos diferentes estádios de maturação e de diferentes acessos coletadas no Banco Ativo de Germoplasma (BAG) da Universidade Federal de Viçosa: BD27 – acesso provindo de Abaeté/MG; BGP29 – acesso provindo de Prudente de Moraes – Matozinhos/MG; BGP35 – acesso provindo de Mirandópolis/SP; BD45 – acesso provindo de Unaí/MG. O presente trabalho foi dividido em três capítulos. No primeiro capítulo foram determinadas as propriedades geométricas, físicas e mecânicas do sistema fruto-ráquila da macaúba. As massas específicas do sistema estudado tenderam a aumentar com o avanço da maturação. Os módulos de elasticidade das ráquilas no estádio de maturação verde foram superiores aos valores encontrados para o estádio de maturação maduro para os diferentes acessos. O coeficiente de Poisson para a ráquila não apresentou diferença significativa para nenhum dos fatores avaliados, estádio de maturação e acesso. Foram obtidos valores de razão de amortecimento para o sistema fruto-ráquila menores que um, caracterizando-o como um sistema subamortecido. No segundo capítulo determinaram-se as frequências naturais e os modos de vibração do sistema fruto-ráquila, para os diferentes acessos e estádios de maturação, adotando o método de elementos finitos estocástico, tratando os valores de massa específica e rigidez do sistema como aleatórios. As frequências naturais sofreram redução com o avanço do estádio de maturação, para os diferentes acessos. Os modos de vibração caracterizados pelo deslocamento pendular apresentaram a mesma ordem considerando os diferentes acessos e estádios de maturação. No último capítulo foram determinadas as tensões impostas ao sistema fruto-ráquila, quando submetido a vibrações mecânicas, por meio de análise transiente, adotando os valores de frequências naturais e tempo de excitação de 10 s. Ainda, realizou-se um estudo sobre a força perpendicular requerida para o destacamento do fruto. As tensões de von Mises se concentraram na ligação entre o fruto e a ráquila. Os valores obtidos para a força perpendicular requerida para o destacamento do fruto não diferiu com relação ao estádio de maturação, porém entre os acessos houve diferença. Considerando as tensões requeridas para o destacamento do fruto e as tensões imposta pela vibração, na componente perpendicular a área de contato entre o fruto e a ráquila, percebe-se que o princípio de vibração mecânica possui características necessárias para efetivar o desprendimento dos frutos da macaúba. The need for renewal of world energy sources, based on economic, environmental or even social factors, has promoted several researches. Among these, the search for oleaginous plants has increased in the last century. The macaw palm (Acrocomia aculeata) stands out for its high productivity and for being a promising source of biodiesel. However your production is still extractive. In order to increase the quality and quantity of what is produced, the agricultural mechanization comes with several alternatives, among them, the study of harvesting by the principle of mechanical vibration stands out. Therefore, the objective of this work was to analyze the dynamic behavior of the rachilla fruit system of the macaw when subjected to mechanical vibrations. The work was developed adopting samples of macaw bunches, in the different stages of maturation and of different accesses collected in the Active Germplasm Bank (BAG) da Universidade Federal de Viçosa: BD27 – acesso from Abaeté/MG; BGP29 – acess from Prudente de Moraes – Matozinhos/MG; BGP35 – acess from Mirandópolis/SP; BD45 – acesso from Unaí/MG. The present work was divided in three articles. In the first article, the geometric, physical and mechanical properties of the rachilla-fruit system of macaw were determined. The specific masses of the studied system tended to increase with the advancement of maturation. The modulus of elasticity of rachilla at green maturation stage were higher than the values found for the mature maturity stage for the different accesses. The Poisson's of the rachilla did not present significant difference for any of the evaluated factors, stage of maturation and access. Damping ratio values were obtained for the rachilla fruit system smaller than one, characterizing like underdamped system. In the second article, the natural frequencies and vibration modes of the fruit-ripening system were determined for the different approaches and stages of maturation, adopting the stochastic finite element method, treating the values of specific mass and rigidity of the system as random. The natural frequencies were reduced with the maturation stage, for the different accesses. The vibration modes characterized by the pendular displacement presented the same order considering the different accesses and stages of maturation. In the last article, the tensions imposed to the rachilla fruit system, when submitted to mechanical vibrations, were determined by means of transient analysis, adopting the values of natural frequencies and excitation time of 10 seconds. Also, a study was carried out on the perpendicular force required for the detachment of the fruit. The Von Mises tensions concentrated on the binding between the fruit and the rachilla. The values obtained for the perpendicular force required for the detachment of the fruit did not differ with respect to the maturation stage, but between the accesses there was difference. Considering the tensions required for the detachment of the fruit and the tensions imposed by the vibration, in the perpendicular component the area of contact between the fruit and the rachilla, it is perceived that the principle of mechanical vibration has characteristics necessary to effect the detachment of the fruits of the macaw.

A importância da macaúba para o setor de produção agrícola tem se tornado cada vez mais evidente em função de seu potencial, tanto em termos de rendimento por hectare e robustez, como pela multiplicidade de aplicações de seus produtos e subprodutos. As pesquisas científicas sobre a macaúba têm trazido soluções fundamentais para viabilizar sua exploração de maneira intensiva. Atualmente, a exploração da macaúba no Brasil ainda é predominantemente extrativista e o potencial da macaúba faz com que seja necessária uma mudança neste cenário. Esta mudança se tornará viável a partir do desenvolvimento de processos eficientes de plantio, cultivo, colheita e processamento. No topo da cadeia produtiva se encontra o fornecimento de mudas pré-germinadas que atualmente encontra limitações devidas às dificuldades de extração de endosperma. Tais dificuldades estão associadas às altas forças requeridas para a ruptura do endocarpo da macaúba e também à grande variabilidade que este produto apresenta. Na busca por geração de dados úteis para engenheiros e projetistas, desenvolveu-se este trabalho que foi organizado em dois artigos cujos objetivos foram: mensurar as propriedades físicas do endocarpo de macaúba despolpado relacionando-as aos métodos de despolpa utilizados e a diferentes acessos estudados; e avaliar a força e a deformação requeridas para a ruptura, os níveis de dano mecânico observáveis e a taxa de germinação em função dos métodos de despolpa utilizados. Para comparação de dados realizou-se inferências estatísticas paramétricas e não paramétricas conforme a natureza das variáveis envolvidas. Concluiu-se que os métodos de despolpa influenciam a taxa de germinação, a força requerida para a ruptura, os níveis de dano mecânico, e demais propriedades como circularidade, esfericidade, área projetada, massa específica aparente e unitária, volume unitário, porosidade e ângulo de repouso. Algumas variáveis estudadas também sofreram influência dos diferentes acessos indicando que plantas oriundas de regiões diferentes podem apresentar propriedades físicas distintas. Para lidar com a grande variabilidade inerente à este produto, projetistas têm que se preocupar em projetar máquinas capazes de realizar classificações com base nas propriedades físicas a fim de diminuir os efeitos nocivos à produtividade. The importance of macaw palm for the agricultural sector has become increasingly apparent due to their potential, both in terms of yield per hectare and robustness, as the multitude of applications of their products and byproducts. Scientific research aboutmacaw palm has brought fundamental solutions to enable itsfarm intensively. Currently, the exploitation of macaw palm in Brazil still occurs in wild plants, and,due to potential of macaw palm, a change is required in this scenario. This change will become feasible through the development of efficient processes of planting, cultivation, harvesting and processing. At the top of the production chain is the supply of pre- germinated seedlings which is currently limited due to endosperm extraction difficulties without nullify it as seed. These difficulties are associated with the high forces required for the rupture of the macaw palm endocarp and also to the great variability that this product offers. In the search for generation of useful data for engineers and designers, this work was organized in two articles whose objectives were: to measure the physical properties of depulpedendocarpof macaw palm relating them to the depulping methods used and the different access studied; and evaluating the strength and deformation required for break, the mechanical damage levels and observable germination rate depending on the depulping method used. For data comparison was held stastistical inferences parametric or nonparametric according to the nature of the variables involved. It was concluded that the depulping methods influence the germination rate, the force required to break, the mechanical damage levels and other properties such as roundness, sphericity, projected area, apparent and true density, unit volume, porosity and angle of repose. Some variables studied also were under influence of different accesses indicating that plants from different regions may have different physical properties. To deal with the great variability inherent in this product, designers have to worry about designing machines able to perform ratings based on physical properties in order to reduce the harmful effects on productivity.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Os processos de desenvolvimento tecnológico e de capitalização que ocorreram sobre a agricultura mundial e brasileira nas últimas quatro décadas, além de contribuírem para a expansão da produção agrícola, aumentaram a competição e os riscos da atividade, tornando os investimentos contínuos em tecnologia um fator de vital importância para a permanência do produtor no setor. A agricultura de precisão foi introduzida no início da década de 1990, caracterizando-se como um sistema produtivo alternativo ao modelo convencional, sendo fortemente baseada em avanços tecnológicos introduzidos no meio agrícola. Embora possua apelo econômico e ambiental, não foi observado um significativo processo de difusão deste conjunto tecnológico ao redor do mundo, inclusive no Brasil. Destarte, a presente pesviiquisa busca explorar o trade-off existente entre risco e retorno, mensurando os riscos relacionados à utilização da agricultura de precisão como sistema produtivo e os contrastando com os resultados econômicos alcançados pela atividade agrícola. O estudo foi baseado na teoria da tomada de decisões em condições de risco e incerteza e também nas teorias que versam sobre as fontes de riscos e incerteza na agricultura. Os custos de produção foram definidos a partir da construção dos custos operacionais totais para cada uma das culturas estudadas, sob os dois sistemas produtivos analisados. A análise de risco foi realizada a partir das estimativas obtidas para o Value at Risk e para o Conditional Value at Risk. O Índice de Sharpe Modificado Monetário foi utilizado no intuito de se avaliar o trade-off existentevii entre riscos e retornos relacionados a produção de milho e soja através da agricultura de precisão. Os custos operacionais relacionados à produção pelo sistema de precisão foram maiores do que aqueles apresentados pelo sistema convencional para ambas as culturas. Este resultado está relacionado aos maiores gastos relacionados à operacionalização da atividade agrícola sob os conceitos da agricultura de precisão. A análise de risco apresentou resultados que foram de encontro às hipóteses anteriormente levantadas. Tanto para o Value at Risk, quanto para o Conditional Value at Risk, a produção de milho e soja pelo sistema de precisão apresentou menor risco, estimado como potencial de perda nos lucros, do que calculado para o sistema convencional. Os resultados favoráveis ao sistema de precisão estão relacionados à menor variabilidade dos gastos com fertilizantes e das produtividades alcançadas. Entretanto, na análise do trade-off existente entre risco e retorno, medido pelo Índice de Sharpe Modificado Monetário, ficou observado que, principalmente para o milho, a produção através da agricultura de precisão não é vantajosa sob esta ótica. Isto se deve ao fato de, para o milho, o sistema convencional ter apresentado lucros esperados mais elevados do que o observado para o sistema de precisão. Embora os lucros esperados para a produção de soja via agricultura de precisão tenham sido maiores do que aqueles relacionados à produção convencional, a diferença entre estes valores não foi capaz de cobrir o risco calculado para o sistema de precisão, gerando índices menores do que a unidade. Com base nos resultados encontrados, salienta-se que a agricultura de precisão, dada a consideração da variabilidade espacial da produtividade da lavoura e seu tratamento específico, pode ser vista como uma estratégia de mitigação dos riscos enfrentados pelos produtores de milho e soja. Apesar disso, ficou observado, para o caso do milho, que os altos custos relacionados à operacionalização deste método produtivo acabam por penalizar os lucros obtidos pela atividade agrícola, podendo diminuir sua atratividade para com os produtores rurais. The processes of technological development and capitalization affected the world agriculture in the last four decades, contributing to the agricultural production expansion and the leverage of competition and risks, making the continued investment in technology a crucial factor to the permanence of the producer in agriculture. Precision agriculture was introduced in the early 90’s as an alternative production system, highly based on technological advances. Although it has economic and environmental appeal, a significant diffusion process of the precision agriculture set around the world has not been observed. Thus, this research aims to explore the trade-off between risk and return through the measurement of the risks related to the use of precision agriculture as an agricultural production system and the contrast of it with agriculture economic results. This study was based on the theory of decision making under uncertainty and on the theories of agricultural risks. The prodmaize and uction costs were defined through the construction of the operational total costs to each of the analyzed production systems. The risk analysis was conducted through the estimations of the Value at Risk and the Conditional Value at Risk. The Sharpe Monetary Modified Index was utilized in order to evaluate the risk- return trade-off of the maize and soybean precision production. For both crops, the operational costs of the precision system were bigger than those of the conventional system. These results are linked to the bigger outlays related to the operationalization of precision agriculture. The risk analysis results were against the initial hypothesis of this research. Both methods showed smaller risks for the production of maize and soybean through the precision system than the conventional one. These results are related to the smaller variability of the agricultural productivity and the fertilizers outlays in the precision production system. However, the Sharpe Monetary Modified Index showed that, thorough the optic of the risk-return trade-off, the production of maize is not advantageous. It is explained by the fact that the expected profit of the precision system were smaller than that of the conventional system. Although the expected profits of the soybean’s precision production were bigger than that of the conventional system, the difference between then were smaller than the risks of the precision agriculture. Based on these results one could stress the power of the precision agriculture on the maize and soybean production risk management. However, the high costs of the maize precision production end up penalizing the agricultural production profits, being less attractive to the producers.

A palmeira nativa macaúba tem ampla extensão territorial e é fonte de matéria prima para produção de biodiesel, no entanto sua produção ainda é extrativista. Para melhorar a qualidade dos frutos e a eficiência na colheita, faz-se necessário estudar diferentes opções para a colheita. Uma das alternativas é o uso de máquinas que utilizam o princípio de vibrações mecânicas. Esse trabalho foi desenvolvido com a finalidade de determinar as propriedades geométricas, físicas e mecânicas do sistema fruto-ráquila da macaúba e modelar seu comportamento dinâmico. Foram utilizadas dez amostras de quatro acessos diferentes nos estádios de maturação verde e maduro. As propriedades geométricas foram determinadas através de medições diretas nos corpos de prova. Ensaios de tração e vibração foram realizados para determinar propriedades físicas e mecânicas do sistema fruto-ráquila da macaúba. O comportamento dinâmico do sistema foi simulado a partir de uma análise modal pelo método de elementos finitos e validado em função dos deslocamentos reais observados durante os ensaios de vibração laboratoriais. As massas específicas do sistema tendem a aumentar conforme evolui a maturação dos frutos. O Módulo de Elasticidade obtido para a ráquila ficou entre 1,86 MPa e 3,80 MPa, para o estádio de maturação verde e 1,22 MPa e 3,20 MPa para o estádio de maturação maduro. O coeficiente de Poisson para a ráquila ficou entre 0,2 e 0,52 para o estádio de maturação verde e entre 0,16 e 0,52 para o estádio de maturação maduro. A razão de amortecimento encontrada ficou entre 0,01 e 0,11 para o estádio de maturação verde e entre 0,04 e 0,10 para o estádio de maturação maduro. O sistema fruto-ráquila foi caracterizado como subamortecido. Os valores médios encontrados para as frequências naturais nos ensaios de vibração foram de 20,09 Hz para o estádio de maturação verde e 19,86 Hz para o estádio de maturação maduro. Os valores médios de frequências naturais extraídas nas simulações foram de 23,61 Hz e 21,65 Hz para os estádios de maturação verde e maduro, respectivamente. Os valores das frequências naturais foram menores para o estádio de maturação maduro que para o estádio de maturação verde. O modo de vibração extraído foi o oitavo modo. As tensões de von Mises ficaram concentradas na ligação entre a ráquila e o fruto. The native palm macaúba has wide territorial extension and the source of raw material for biodiesel production, but production is still extractive. To improve fruit quality and efficiency in the collection, it is necessary to study different options for harvest. One alternative is the use of machines that use the principle of mechanical vibrations. This work was developed with the purpose of determining the geometric, mechanical and physical properties of the fruit- rachilla macaúba system model and its dynamic behavior. ten samples of four different accesses in the green and ripe maturation stages were used. The geometric properties were determined through direct measurements on test specimens. Testing of traction and vibration were conducted to determine physical and mechanical properties of the fruit-rachilla macaúba system. The dynamic behavior of the system was simulated from a modal analysis by finite element method and validated on actual displacements observed during laboratory vibration tests. . The specific mass of the system tend to increase as evolves the ripening of fruits. The elastic modulus was obtained to rachilla between 1.86 MPa and 3.80 MPa for the green stage of maturation and 1.22 MPa and 3.20 MPa for the mature stage. The Poisson's ratio for rachilla was between 0.2 and 0.52 to the green maturity stage and between 0.16 and 0.52 to the ripe stage. The found damping ratio was between 0.01 and 0.11 for the green maturity stage and between 0.04 and 0.10 to the ripe stage. The fruit- rachilla system was characterized as underdamped. The average values for the natural frequencies in the vibration tests were 20.09 Hz for the green maturity stage and 19.86 Hz for the ripe stage. The average values of natural frequencies extracted in the simulations were 23.61 Hz and 21.65 Hz for the green and ripe maturation stages, respectively. The values of the natural frequencies were lower for the ripe stage that for the green maturity stage. The extracted vibration mode was the eighth mode. Tensions von Mises were concentrated on the link between rachilla and fruit.

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais A macaúba é uma palmeira de grande dispersão geográfica e alta produtividade de óleo, cerca de 6000 kg∙ha-1∙ano-1, ao qual pode ser destinado à produção de biodiesel. Entretanto, a colheita dos cachos é onerosa devido à falta de equipamentos adequados. Com a finalidade de melhorar tanto a qualidade dos frutos e a eficiência na colheita, uma alternativa é empregar o uso de máquinas que utilizam o princípio de vibrações mecânicas. Esse trabalho foi desenvolvido com a finalidade de determinar as propriedades geométricas, físicas e mecânicas da ráquis do cacho de macaúba. Foram utilizados quatro diferentes acessos nos estádios de maturação verde e maduro. As propriedades geométricas foram determinadas por meio de medições diretas nos corpos de prova. Ensaios de compressão e vibração foram realizados para determinar propriedades físicas e mecânicas da ráquis de macaúba. As massas específicas da ráquis tendem a diminuir do terço superior para o inferior. O Módulo de Elasticidade obtido para a ráquis de macaúba para o estádio de maturação verde foi 51,97 MPa, e para o estádio de maturação maduro foi de 37,93 MPa. O coeficiente de Poisson para a ráquis de macaúba foi de 0,29 e 0,31 para os estádios de maturação verde e maduro, respectivamente. A transmissibilidade média encontrada foi de 0,39. Os valores encontrados para as frequências naturais nos ensaios de vibração foram de 22,65 e 45,25 Hz para os estádios de maturação verde e maduro, respectivamente. The macaw is a palm with geographical dispersion wide and high oil, about 6000 kg per hectare per year, which can be used to produce biodiesel. However, the harvest macaw palm is costly due to lack of proper equipment. In order to improve both fruit quality and efficiency in the harvest, an alternative is to employ the use of machines using the principle of mechanical vibrations. This work was developed with the purpose of determining the geometric properties, physical and mechanical of the macaw palm’s rachis. Four different accesses were used in the green and ripe maturation stages. The geometric properties were determined through direct measurements on test specimens. compression and vibration tests were conducted to determine physical and mechanical properties of the macaw palm’s rachis. The specific mass of the macaw palm’s rachis tend to decrease of the upper third to the lower third. The elastic modulus obtained for the rachis of macaw palm for green maturity stage was 51.97 MPa, and the ripe stage was 37.93 MPa. The Poisson's ratio for the macaw palm’s rachis was 0.29 and 0.31 for green and ripe stages of maturation, respectively. The average transmissibility found was 0.39. The values for the natural frequencies in the vibration tests were 22.65 and 45.25 Hz for the green and ripe maturation stages, respectively.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico A macaúba (Acrocomia aculeata) é uma cultura emergente, considerada promissora para produção de biodiesel, e está em processo de domesticação para produção em larga escala. O princípio de vibração mecânica é uma opção para destacar os frutos do cacho e, para projetar máquinas de colheita e/ou processamento, o estudo do comportamento dinâmico é o conhecimento básico necessário para o desenvolvimento deste tipo de equipamento. Tendo em vista a necessidade de gerar novas tecnologias para o processo de produção intensiva da macaúba, foram determinadas propriedades geométricas, físicas, mecânicas e modais do sistema fruto-ráquila. Os cachos utilizados foram coletados no Banco Ativo de Germoplasma (BAG) da Universidade Federal de Viçosa. As propriedades mecânicas, módulo de elasticidade e coeficiente de Poisson, foram determinadas para as ráquilas a partir do teste de tração em máquina universal de ensaio. As razões de amortecimento e coeficientes de amortecimento foram determinadas por meio de teste de impulso e decremento logarítmico. A análise do comportamento dinâmico, a fim de estimar as frequências fundamentais e modos de vibração por meio de simulação, foi realizada utilizando o método de elementos finitos determinístico. Foi realizada análise de sensibilidade para identificar os parâmetros que mais influenciaram na estimativa das frequências fundamentais. As propriedades modais foram também determinadas experimentalmente por testes de varredura. Para os testes de vibração, foi utilizado um sistema de vibração da LDS (Ling Dynamic Systems), modelo V555, composto por um gerador de sinais, um amplificador e um vibrador eletromagnético. Foi realizada a validação do modelo matemático utilizado na simulação com os valores obtidos experimentalmente e, para comparação, foi utilizado o desvio relativo percentual Os desvios relativos percentuais entre os valores experimentais e simulados foram utilizados para validar o modelo. Os módulos de elasticidade variaram de 2,22 MPa a 3,17 MPa para os acessos estudados e o coeficiente de Poisson médio foi de 0,37. Os sistemas fruto-ráquila estudados apresentaram razões de amortecimento médias inferiores a um, portanto, são sistemas subamortecidos. O modo de vibração correspondente às frequências fundamentais determinadas foi o modo pendular. As frequências fundamentais determinadas experimentalmente variaram, na média, de 26,21 a 33,45 Hz e, as frequências fundamentais determinadas por meio de simulação variaram, na média de 20,46 a 34,84 Hz. O desvio relativo percentual médio considerando todos os acessos foi de 8,46 %. Os parâmetros que mais influenciaram na estimativa das frequências fundamentais foram a densidade e o módulo de elasticidade. The macaw palm (Acrocomia aculeata) is an emerging crop, considered promising for biodiesel production and is in the process of domestication for large-scale production. The mechanical vibration is an option to detach the fruits from the bunch, and in order to design harvesting and/or processing machines, the study of the dynamic behavior is the basic knowledge necessary for the development of this type of equipment. Regarding that there is the necessity to generate new technologies for intensive production of macaw fruits, this study determined the geometrical, physical, mechanical and modal properties of the fruit- rachilla system. The macaw bunches used in this research were collected in the Active de Germplasm Bank (BAG) of Universidade Federal de Viçosa. The mechanical properties, modulus of elasticity and Poisson's ratio were determined for the rachillas from the tensile test by using a Universal Testing Machine. The damping ratios were determined by impulse test and logarithmic decrement. The analysis of the dynamic behavior in order to measure the fundamental frequencies and vibration mode by simulation was performed using the deterministic finite element method. The parameters which most influence the fundamental frequencies estimation were determined based on model sensitivity testing. The modal properties were also experimentally determined by scanning method on vibration test. For the vibration tests, a LDS vibration system (Ling Dynamic Systems,) V555 model, with a signal generator, an amplifier and an electromagnetic vibrator was used. The percentage deviations between the simulated and experimental values were used to validate the model. The modulus of elasticity range from 2.22 MPa to 3.17 MPa and the average Poisson's ratio was 0.37. The macaw fruit-rachilla systems showed damping ratio below one. The vibration mode related to the determined fundamental frequencies was the pendulum mode. The fundamental frequency experimentally determined varied from 26.21 to 33,45 Hz on average, and the fundamental frequency determined by simulation varied from 20.46 to 34.84 Hz on average. The average percentage relative deviation considering all plant accession was 8.46%. The parameters that most influence the measure of the fundamental frequencies are the density and models of elasticity. The macaw fruit- rachilla system is considered underdamped, and the mathematical models responded as expected when measuring modal properties.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico O presente trabalho pretende testar a hipótese de que é possível detectar precocemente doenças fúngicas em feijoeiro, utilizando reflectâncias foliares. Para isso, foram feitas análises diárias do comportamento espectral de folhas infectadas com os fungos Colletotrichum lindemuthianum ou Fusarium oxysporum f. sp. phaseoli, causadores da antracnose e murcha-de-fusário, respectivamente, construção de classificadores baseados em redes neurais artificiais para detecção de folhas infectadas, teste de modelos existentes (índices de vegetação) e seleção de comprimentos de onda mais representativos para a detecção das folhas infectadas e nível de conídios por mililitros, utilizando análise por componentes principais. Foram implantados dois experimentos em casa de vegetação. Os dois experimentos (um de antracnose e um de murcha-de-fusário) foram instalados em casa de vegetação, em Viçosa, Minas Gerais. As cultivares de feijão foram Rudá (carioca), RBS Supremo (preto) e Vermelhinho (vermelho). Nestes experimentos, as concentrações de conídios/mL foram: para a antracnose [zero (controle), 1,2 x 10 4 (baixa), 1,2 x 10 5 (média) e 1,2 x 10 6 (alta) conídios/mL]; e para a murcha-de-fusário [zero (controle), 1,0 x 10 4 (baixa), 1,0 x 10 5 (média) e 1,0 x 10 6 (alta) conídios/mL]. O delineamento experimental foi o inteiramente casualizado (DIC), com seis repetições para cada doença. Cada experimento foi repetido duas vezes. Medidas de reflectância hiperespectral foram obtidas por espectrorradiômetro com resolução de 1nm. A faixa útil de leitura utilizada foi entre 400 e 900 nm. Para as medidas das reflectâncias foliares utilizou-se uma sonda de contato, que possui uma lâmpada de halogênio integrada de 100 W, que foi ligada 90 minutos antes de cada coleta de dados para sua estabilização. A calibração do espectrorradiômetro utilizando a referência do branco, com placa de Spectralon, foi feita no início de cada coleta de dados e depois a intervalos regulares de 15 minutos. O tempo de medida de cada leitura foi ajustado para 544 ms, sendo que cada coleta de reflectância, em cada folha, foi a média de 10 leituras efetuadas pelo espectrorradiômetro. As severidades da antracnose e da murcha-de-fusário foram avaliadas, diariamente, por interpretação visual por pesquisador experimentado nesta atividade. Dos dados de reflectância foram retiradas cinco bandas espectrais: azul (440 – 510 nm), verde (520 – 590 nm), vermelho (630 – 685 nm), red edge (690 – 730 nm) e infravermelho próximo (760 – 850 nm). Análise por componentes principais foi aplicada aos dados dessas cinco bandas para uma redução da dimensão dos dados originais, com o primeiro componente principal de cada banda espectral foram gerados os valores dos escores, que serviram como vetores de entrada da rede neural artificial. A acurácia da classificação foi feita pelo índice Kappa. A discriminação das folhas infectadas e sadias obteve índice Kappa de 0,36 a 0,53 e exatidão global de 81,3% a 85,4%, um dia após a inoculação do fungo C. lindemuthianum e três dias antes dos primeiros sintomas da doença tornarem-se visíveis. Medidas de reflectâncias e índices de vegetação provenientes de reflectâncias hiper e multiespectrais foliares foram utilizados nos dois experimentos. Os índices de vegetação utilizados foram NDVI, DVI, GNDVI, MCARI, RDVI e TCARI. O classificador mais eficiente utilizou o índice DVI multiespectral como variável de entrada e dois neurônios na camada escondida. Esse classificador obteve coeficiente Kappa de 0,32 e exatidão global de 79,3%. O classificador detectou a antracnose três dias antes que os primeiros sintomas característicos se tornassem visíveis. Os resultados indicaram que o uso de dados hiperespectrais não apresentou melhora significativa na classificação, quando comparado com dados multiespectrais. O classificador não detectou folhas infectadas com o fungo F. oxysporum f. sp. phaseoli precocemente. O classificador se mostrou eficiente na discriminação, depois que os primeiros sintomas se tornaram visíveis. O classificador obteve coeficiente Kappa de 0,21 na classificação um dia após o surgimento dos primeiros sintomas característicos da doença. Os resultados nos dois experimentos indicaram que as mudanças nas respostas espectrais, relacionados com cada doença, são dependentes do comprimento de onda. O método de seleção de variáveis baseado em análise por componentes principais e os índices de vegetação com base em medidas hiperespectrais apresentaram melhor desempenho. A região espectral do red edge apresentou os comprimentos de onda que melhor discriminaram folhas infectadas para ambas as doenças. Os resultados das combinações dos índices DVI com GNDVI, MCARI ou TCARI mostraram maior sensibilidade na detecção de folhas infectadas e níveis de severidade para as duas doenças. This paper aims to test the hypothesis that it is possible to detect early fungal diseases in bean plants using leaf reflectance. We made daily analysis of the spectral behavior of the leaves infected with Colletotrichum lindemuthianum or fungi Fusarium oxysporum f. sp. phaseoli, causing anthracnose and fusarium wilt, respectively, construction of a classifier based on artificial neural networks for the detection of infected leaves, test existing models (Vegetation Index) and selecting the most representative wavelengths for the detection of infected leaves and severity level using principal component analysis. Two experiments were implanted in a greenhouse. The two experiments (one of anthracnose and a wilt fusarium) were installed in a greenhouse, located on the premises of the Agricultural Research Corporation of Minas Gerais - EPAMIG, Regional Unit Epamig Zona da Mata (UREZM) and on the premises of the Federal University of Viçosa (UFV), in Viçosa, Minas Gerais. The bean cultivars used in both experiments were Rudá (carioca trade group), RBS Supremo (black trade group) and Vermelhinho (red trade group). In these experiments, th three concentrations of conidia/mL were to anthracnose [zero (control), 1.2 x 10 4 (low), 1.2 x 10 5 (medium) and 1.2 x 10 6 (high) conidia/mL]; and for Fusarium wilt [zero (control), 1.0 x 10 4 (low), 1.0 x 10 5 (medium) and 1.0 x 10 6 (high) conidia / mL]. The experimental design was completely randomized (DIC), with four treatments and six repetitions for each disease. Each experiment was repeated twice. Hyperspectral reflectance measurements were obtained by spectroradiometer with a resolution of 1 nm. Useful range of used reading was between 400 and 900 nm. For reflectance measurements of leaf used a contact probe, which features an integrated halogen lamp of 100 W, which was connected 90 minutes before each data collection for stabilization. The calibration of the spectroradiometer using the white reference plate with Spectralon, was taken at the beginning of each data collection and later at regular intervals of 15 minutes. The measuring time for each reading was set to 544 ms, and each collection reflectance in each leaf was the average of 10 readings performed by the spectroradiometer. The severities of anthracnose and fusarium wilt were evaluated, daily, for visual interpretation by researcher experienced in this activity. From the reflectance data were taken five spectral bands: blue (440 - 510 nm), green (520 - 590 nm), red (630 - 685 nm), red edge (690 - 730 nm) and near infrared (760 - 850 nm). Principal component analysis was applied to the data of these five bands for a reduction in the size of the original data, with the first principal component of each spectral band were generated the score values, which served as input vectors of artificial neural network. The classification accuracy was taken by Kappa index. The discrimination of infected and healthy leaves obtained Kappa index 0.36 to 0.53 and overall accuracy of 81.3% to 85.4%, a day after the inoculation of the fungus C. lindemuthianum and three days before the first symptoms of disease become visible. Reflectance measurements and vegetation indices from hyper and multispectral reflectance leaf were used in both experiments. Vegetation indices used were NDVI, DVI, GNDVI, MCARI, RDVI and TCARI. The most efficient classifier used the DVI multispectral index as input variable and two neurons in the hidden layer. This classifier obtained Kappa coefficient of 0.32 and overall accuracy of 79.3%. The classifier detected anthracnose three days before the first characteristic symptoms become visible, for the three cultivars. The results indicated that the use of hyperspectral data showed no significant improvement in ranking when compared with multispectral data. The classifier does not detect the leave infected with the fungus F. oxysporum f. sp. phaseoli early. The classifier was efficient in discrimination after the first symptoms become visible. The classifier obtained Kappa coefficient value of 0.21 in the classification one day after the appearance of the first symptoms characteristic of the disease. The results of the two experiments indicated that the changes in spectral responses, associated with each disease, are dependent on the wavelength. The variable selection method based on principal component analysis and vegetation indices based on hyperspectral measurements showed better performance. The spectral region of red edge presented wavelengths that best discriminated infected leaves of both diseases. The results of the combinations of the indices DVI with DVI, MARI or TCARI showed greater sensitivity in detecting infected leaves and severity levels for the two diseases.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico A crescente demanda mundial pelo aumento da matriz energética priorizando o uso de fontes limpas e renováveis é um dos temas mais relevantes nas discussões políticas dos países em geral. Para o setor agroenergético brasileiro, a geração de conhecimento e tecnologias que contribuam para a produção sustentável de matéria-prima visando a produção de biocombustíveis é um dos principais desafios encontrados atualmente. Devido a políticas governamentais de incentivo para o uso de combustíveis produzidos a partir de óleos vegetais e a necessidade irreversível de fontes de energia sustentáveis, a utilização dos biocombustíveis vem sofrendo uma constante expansão em sua produção no Brasil. O uso de biocombustível no Brasil cresceu de 404 milhões de litros em 2007 para 2,92 bilhões de litros em 2013. Estima-se que a demanda por combustíveis a partir de óleos vegetais cresça até o ano de 2020 na ordem de 2,2% ao ano. Dentro deste contexto, a cultura da macaúba (Acrocomia aculeata) é considerada uma promissora matéria-prima para produção de biodiesel, devido às suas características positivas como a alta produtividade de óleo, a rusticidade, a ampla adaptabilidade em diferentes regiões, e a possibilidade de cultivo em sistemas agrossilvipastoris. Devido a não uniformidade na maturação dos frutos, a definição do momento de colheita é visto como uma questão a ser melhor compreendida para o cultivo em escala industrial, uma vez que a colheita no momento em que os frutos se apresentam em seu estádio de maturação fisiológica permite que se obtenha o óleo do fruto com a maior quantidade e qualidade. Desta forma, tecnologias que possam ser empregadas nas fases de colheita e processamento do fruto são essenciais para a criação de novas estratégias para o beneficiamento e extração do óleo com a máxima quantidade e qualidade, tornando a produção da cultura econômica viável e agregando valor e renda para produtor rural. Técnicas derivadas da instrumentação ótica vêm sendo aplicadas como ferramentas de análise em diversos processos, como na classificação e controle de qualidade, na avaliação de estádio de maturação e no monitoramento da senescência de frutos e vegetais. O objetivo deste trabalho foi analisar as propriedades óticas dos frutos de macaúba de acordo com a época de maturação, correlacionando-as com o teor de óleo produzido no mesocarpo e determinar o momento de colheita dos frutos utilizando a técnica ótica do biospeckle laser e processamento de imagens digitais. Foram avaliados frutos em 10 semanas de maturação após a florada. A atividade biológica obtida por meio do biospeckle laser foi mensurada no epicarpo e no mesocarpo dos frutos, com o intuito de relaciona-la com o desenvolvimento dos frutos, o teor de óleo e a firmeza da polpa. As imagens digitais foram obtidas no epicarpo dos frutos com o intuito de relacionar as propriedades colorimétricas com o desenvolvimento dos frutos e o teor de óleo. Foram desenvolvidas classificadores por meio de redes neurais para discriminar frutos maduros, considerados aptos para a colheita. A atividade biológica e as propriedades colorimétricas classificaram os frutos como aptos para a colheita a partir da 59a semana após a florada. O classificador utilizando o parâmetro matiz apresentou maior acurácia na classificação ao avaliar os frutos em todas as semanas analisadas, sendo o mais recomendado para determinar os frutos em ponto de colheita. Por estarem associadas ao estádio de maturação do fruto, tanto a atividade biológica mensurada pelo biospeckle laser, quanto as propriedades colorimétricas, podem ser utilizadas como um indicador da faixa de teor de óleo encontrada no fruto. The growing worldwide demand for increased energy matrix prioritizing the use of clean and renewable sources is one of the most important issues in political discussions in many countries. For the Brazilian agro-energy sector, the generation of knowledge and technologies that contribute to sustainable production of raw-materials aimed at biofuel production is one of the main challenges today. Due to government incentive policies for the use of fuels produced from vegetable oils and the irreversible need for the use of sustainable energy sources, biofuel production has undergone a steady expansion in Brazil. The production of biofuels in Brazil grew from 404 million liters in 2007 to 2.92 billion liters in 2013. It is estimated that the demand for fuels derived from vegetable oils will grow until the year 2020 in the order of 2.2% per year. In this context, macaw palm (Acrocomia aculeata) is considered a promising raw-material for biodiesel production due to its positive characteristics such as high oil productivity, rusticity, wide adaptability in different regions and possibility of growing in agroforestry system. Due to the lack of uniformity in fruit maturation, the definition of the harvest point is regarded as an issue to be further understood for its cultivation on an industrial scale, since harvest of fruits at their physiological maturation allows extracting oil with higher quantity and quality. Thus, techniques that may be used during harvest and processing of fruits are essential for developing new strategies for processing and oil extraction with maximum quantity and quality, making culture production economically viable and adding value and income to farmers. Techniques derived from optical instrumentation have been applied as analytical tools in many processes, such as classification and quality control, evaluation of the maturation stage and monitoring of the senescence of fruits and vegetables. This study aimed to analyze the optical properties of macaw palm fruit at different maturation stages, correlate with the oil content in the mesocarp and determine the fruit harvest point using the biospeckle laser optical technique and processing of digital images. Biological activity obtained through biospeckle laser were measured in the epicarp and in the mesocarp, in order to relate it with the fruit ripening, oil content and firmness. Digital images were obtained from epicarp in order to relate the colorimetric properties to the ripening of fruits and oil content. Classifiers were developed through neural networks for discriminating mature fruits considered suitable for harvest. Fruits were classified as suitable for harvesting from the 59 th week after flowering, using biological activity and colorimetric properties as maturity indicators. The classifier using the hue as an maturation indicator, showed greater accuracy when evaluating the fruits at every week analyzed. considered the most recommended to determine harvest point. The biological activity, measured by laser biospeckle, and the colorimetric properties can be used as an indicator of oil content range due to the relationship with fruit ripening.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico O presente trabalho teve como objetivo o estudo dos efeitos da inclinação e orientação de uma superfície absorvedora sobre a radiação solar anual incidente e do potencial de aumento da radiação incidente por meio de sistemas de rastreamento em dois eixos com controle sem retroalimentação para sete cidades brasileiras distribuídas pelo Brasil com latitudes variando de 3° S a 30° S. Os efeitos da inclinação e orientação de sistemas fixos sobre a radiação solar anual incidente foram avaliados com base em dados típicos de radiação solar global em superfície horizontal. Foi observado que os conjuntos de valores fixos de inclinação e orientação que resultavam na máxima radiação solar incidente apresentavam um aumento na radiação de até 6,44 % em relação a superfícies horizontais. Este aumento foi nulo para a cidade de Manaus, AM (3° S) e aumentou gradativamente até 6,44 % para a cidade de São Gabriel (30° S), cidades de menor e maior latitude estudadas, respectivamente. Para as cidades com as menores latitudes estudadas, i.e. 3o S e 8° S, a orientação do sistema não influenciou de forma significativa a radiação incidente, para valor fixo de inclinação do sistema. Nestes casos, a radiação solar anual incidente permaneceu acima de 98 % da radiação solar máxima encontrada para as respectivas cidades independente da orientação do sistema. Esta influência se tornou mais significativa a medida que o valor de latitude aumentou encontrando-se que a orientação pode apresentar um desvio de 35° em relação a orientação com máxima radiação solar incidente, ou seja, em direção ao norte, para o caso de São Gabriel, RS, com latitude de 30° S. A inclinação com máxima radiação solar incidente do sistema apresentou valores inferiores aos valores tradicionalmente indicados, i.e., inclinação igual à latitude, para todas as cidades, para orientação fixa em direção ao norte. Nesse caso, a inclinação igual à latitude pertencia à faixa de valores que recebem radiação solar superior a 98 % da radiação máxima para todos os casos estudados. A avaliação dos sistemas de rastreamento em dois eixos e controle sem retroalimentação foi realizada por meio de simulações com cinco tipos de algoritmos de rastreamento solar. O primeiro algoritmo realiza a reorientação do sistema em função do intervalo entre valores do ângulo horário , o segundo em função da diferença entre o ângulo de incidência e seu valor ideal i.e., superfície sempre perpendicular aos raios solares, , o terceiro em função da diferença entre o ângulo de inclinação e no seu valor ideal , o quarto em função da diferença entre o ângulo de azimute e seu valor ideal duas diferenças anteriores e o quinto em função da combinação das . Os desempenhos dos algoritmos foram comparados por meio das médias anuais do número de reorientações diárias requerido para que a radiação incidente sobre a superfície fosse superior a 95 % da radiação solar no caso de rastreamento ideal, i.e. superfície sempre perpendicular à radiação solar. Os melhores resultados foram obtidos para as cidades estudadas com valor intermediário de latitude, i.e. Brasília, Belo Horizonte e Campo Grande. Foi observado ainda que a discrepância entre todos os algoritmos analisados foi menor para as cidades com maior valor de latitude. Foi obtido um melhor desempenho dos algoritmos com base em e para todas as cidades, sendo superior a 95 % da radiação no caso ideal e com uma média anual de cerca de 12 reorientações diárias. O quinto algoritmo estudado, com base em avaliou combinações de pesos para os critérios intermediário entre os algoritmos baseados em e e , , obtendo-se desempenho . Portanto, o algoritmo de rastreamento com base no ângulo horário foi considerado o mais indicado por apresentar maior incidência de radiação na superfície absorvedora para uma menor média de reorientações diárias e apresentar maior simplicidade de implementação. The objective of this work was to study the effects of the inclination and orientation of a surface on its annual incident radiation through simulations and the potential increase in the incident radiation by the use of open-loop dual axis tracking control systems for seven Brazilian cities with latitudes varying from 3° S to 30° S. The effects of the inclination and orientation of fixed system on the annual incident solar radiation based on typical annual solar radiation data for horizontal surfaces were evaluated. It was obtained that the set of inclination and orientation values with maximum solar radiation provided gains in incident solar radiation of up to 6.44 % over horizontal surfaces. There was no gain for the city of Manaus, AM (3o S) and increased up to 6.44 % for the city of São Gabriel, RS (30o S), cities with the lowest and highest values of latitude, respectively. For the studied cities with lowest latitudes, i.e. 3° S and 8° S, the system orientation did not affect significantly the incident solar radiation, for a fixed inclination angle. In such cases, the yearly incident solar radiation remained above 98 % of the maximum estimated solar radiation independent of the system orientation. This effect becomes more significant as the latitude rises and it was obtained that the orientation can have a deviation of up to 35° in relation to the orientation with maximum value of incident solar radiation, i.e. oriented towards the north, for the city of São Gabriel, RS (30° S). The system inclination with maximum incident solar radiation values was found to be lower than the usually indicated values, i.e., inclination equal to the latitude, for all locations studied, for surfaces oriented towards the north. In such cases, the inclination equal to the latitude belonged to the range of values that resulted in radiation higher than 98 % of the optimal case, in all studied cases. The evaluation of dual axis open loop solar tracking systems consisted in the simulation of five types of solar tracking algorithms. The first based on the interval between solar hour , the second based on the difference between the incidence angle and its ideal value , the third based on the difference between the inclination and its ideal value value , the fourth based on the difference between the orientation and its ideal and one algorithm based on the combination of the two latter differences . The performance of the algorithms were compared using the annual mean values of daily reorientations required to receive at least 95 % of the radiation received in the ideal case, i.e. surface always perpendicular to the solar radiation. The biggest gains were obtained for surfaces located in the studied cities with intermediary values of latitude, i.e. Brasilia, Belo Horizonte and Campo Grande. It was also observed that the difference between the algorithms became smaller as the value of local latitude increased. For all cities the best performance was obtained for the algorithms based on and , reaching 95 % of the ideal case radiation and with an annual mean of 12 daily reorientations. The algorithms based on were studied varying the weights given to performance between the algorithms based on and , obtaining intermediary and based on . Therefore, the algorithm based solely on the hour angle was found to be the most appropriate for the evaluated cases as it provides higher energy for lower values of yearly mean number of daily reorientations and is simpler to implement.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico Na agricultura de precisão, as variáveis de interesse são analisadas quanto à variabilidade espacial. Desse modo, a amostragem deve ser representativa quanto ao número de pontos e à distribuição dos pontos na área estudada, o que eleva os custos na coleta e análise das amostras. Dessa forma, objetivou-se propor uma estratégia de amostragem que caracterize a variabilidade espacial dos atributos físicos e químicos do solo usando uma menor quantidade de amostras do que a estratégia de amostragem por malha, comumente usada. Para isso, foram propostas 5 estratégias (E1, E2, E3, E4 e E5) que indicaram as posições para coleta das amostras de solo com base nos graus de pertinência dos pixels interpolados e classificados em zonas de manejo. O índice de concordância Kappa foi usado para comparar as cinco estratégias de amostragem propostas com as estratégias de amostragem por malha e a dirigida por zonas de manejo. O efeito da diminuição da densidade amostral também foi avaliado nas cinco estratégias propostas e na estratégia de amostragem por malha. A redução da densidade amostral causou diminuição no índice Kappa. Em alguns casos, as estratégias propostas, mesmo usando uma densidade amostral menor, apresentaram índice Kappa maior do que a estratégia de amostragem por malha. No geral, as cinco estratégias propostas apresentaram índices Kappa maiores do que a estratégia de amostragem por malha e dirigida por zonas de manejo. Dentre as cinco estratégias propostas, a estratégia E1 foi a melhor. In precision agriculture the variables of interest are analyzed for spatial variability. Thus, the sampling should be representative relative to number of points and the distribution of points in the study area, which increases costs in the collection and analysis of samples. Therefore, the objective was to propose a sampling strategy that characterizes the spatial variability of soil’s physical and chemical properties using fewer samples than the sampling strategy for grid commonly used. For this, five strategies have been proposed (E1, E2, E3, E4 and E5) that indicated the positions for collection of soil samples based on the relevance degree of the interpolated and classified pixels into management zones. The Kappa index was used to compare the five sampling strategies proposed to the sampling strategies by grid and directed by management zones. The effect of the low sample density was also evaluated in the five proposed strategies and grid sampling strategy. The reduction of the sample density caused a decrease in Kappa index. In some cases, the proposed strategies even using a lower sampling density showed Kappa index larger than the grid sampling strategy. Overall, the five proposed strategies showed higher Kappa index than the sampling strategy by grid and directed by management zones. Among the five proposed strategies, the E1 strategy was the best.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior O uso da agricultura de precisão na cafeicultura pode proporcionar a identificação do potencial produtivo e qualitativo de uma área, investigando possíveis fatores que influenciam na qualidade e produtividade. No entanto, para adotar da agricultura de precisão é necessário conhecimento sobre a variabilidade espacial e temporal dos atributos do solo, e para isso é preciso uma amostragem densa e periódica, o que é oneroso. Como alternativa para baratear os custos com a amostragem de solo, por se relacionar com os atributos do solo, a condutividade elétrica aparente do solo tem sido utilizada para o mapeamento de áreas onde se deseja aplicar técnicas de agricultura de precisão. Assim, este estudo teve como objetivo analisar a estabilidade espacial e temporal da condutividade elétrica aparente do solo bem como sua relação com os atributos físicos e químicos do solo. O experimento foi realizado na Fazenda Braúna, no município de Araponga-MG, onde predomina o Latossolo Vermelho Amarelo. Foram utilizados dados dos atributos do solo coletados no ano de 2009 e 2015. Os mapas dos atributos do solo foram obtidos por meio da interpolação por krigagem. Observou-se que o padrão espacial de todos os atributos do solo foi influenciado pelo número de pontos amostrados. Com os mapas interpolados dos atributos do solo foi estabelecida a correlação entre a condutividade elétrica aparente e os atributos físicos e químicos do solo pelo Índice de Moran Bivariado. Os maiores valores desta correlação ocorreram no ano em que o solo estava mais úmido. As variações na magnitude das correlações obtidas no período estudado foram causadas pela diferença da umidade do solo, número de pontos amostrados e pela aplicação de fertilizantes em excesso. Entre 2009 e 2015, as classes de manejo definidas com base na condutividade elétrica aparente medida de 0 a 0,4 m de profundidade e altitude, com duas e três classes, foram as mais estáveis. As maiores concordâncias entre as classes de manejo geradas e os mapas dos atributos do solo ocorreram quando as viclasses de manejo foram definidas com base nos dados de condutividade elétrica aparente mensurada de 0 a 0,4 m de profundidade e altitude. The use of precision agriculture in coffee production can help in identifying the productive and qualitative potential of an area, investigating possible factors that influence the quality and productivity. However, to adopt the precision agriculture you need the necessary knowledge about the spatial and temporal variability of soil attributes of the area. To do it, this requires dense and periodical sampling which can be a very costly action. An alternative method that will reduce the cost of soil sampling would be measure the apparent soil electrical conductivity as this has been used for mapping areas where they want to apply precision agriculture techniques, as they relate to the soil attributes. The rational of this study was to analyze the spatial and temporal stability of the apparent soil electrical conductivity and their relationship to the soil’s physical and chemical properties. The experiment was conducted at Brauna Farm in the city of Araponga-MG, dominated the Typic Hapludox. The data of soil attributes used were from samples taken in 2009 and 2015. The maps of soil properties were obtained by kriging interpolation. It was observed that the spatial pattern of all soil attributes were influenced by the number of sampled points. The interpolated maps of soil attributes were used to obtain the spatial correlation between the apparent electrical conductivity and the soil’s physical and chemical properties by bivariate Moran’s Index. The highest values of this correlation were found to have occurred when the ground was at its wettest during the year. Variations in the magnitude of spatial correlations obtained during the study period may have been caused by the difference of soil moisture, number of sample points and the application of excess fertilizers. Between 2009 and 2015, management classes defined based on the apparent soil electrical conductivity measurement from 0 to 0.4 m depth and altitude area, with two and three classes were the most stable. The greatest concordance between the management classes generated and maps of soil attributes viiioccurred when management classes were defined based on the apparent electrical conductivity data measured from 0 to 0.4 m depth and altitude area.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico A estimativa de produtividade representa uma informação importante para o gerenciamento dos riscos na agricultura, devido às instabilidades climáticas e econômicas. O Sudoeste de Goiás apresenta elevada produção de milho, devido ao alto nível tecnológico adotado e a possibilidade de duas safras anuais, em cultivo não irrigado. Os agricultores nessa região tradicionalmente utilizam grandes volumes de insumos, dos quais os fertilizantes representam uma parcela significativa dos custos. O uso excessivo de fertilizantes pode ser antieconômico e com aumento de riscos de contaminação ambiental. Uma solução coerente seria aplicar fertilizantes em função da expectativa de produtividade, que deveria ser limitada apenas por fatores climáticos. Os modelos de crescimento de planta são ferramentas computacionais utilizadas para previsão da produtividade de culturas agrícolas. O objetivo desse trabalho consistiu em utilizar o modelo CERES-Maize para auxiliar a tomada de decisão no gerenciamento de fertilizantes em agricultura de precisão. O modelo CERES-Maize está presente no pacote de programas de computador DSSAT (Sistema de Apoio à Decisão para Transferência de Agrotecnologia), que gerencia a calibração dos modelos e elaboração dos cenários a serem simulados. Quatro híbridos de milho foram calibrados para a região com base em avaliações experimentais do acúmulo de matéria seca. Em seguida, foram realizadas avaliações climáticas, em que se verificou tendências na série temporal de temperaturas mais elevadas, associadas ao aumento na velocidade do vento e redução na umidade relativa do ar, que refletiram na redução do ciclo de vida e produtividade simulada do milho. O modelo CERES-Maize identificou variações na produtividade potencial dos talhões. A variação na produtividade potencial entre os talhões e entre diferentes épocas de semeadura justifica o uso dessa informação para gerenciar a quantidade de fertilizantes N-P-K aplicada para suprir as demandas da cultura. Em agricultura de precisão, o modelo CERES-Maize foi utilizado para identificar divergências na produtividade potencial de zonas de manejo. Nos talhões avaliados, a diferença entre produtividade potencial simulada para as diferentes zonas de manejo foi menor do que a diferença observada segundo os dados coletados pelo monitor de produtividade. A análise de solo e a produtividade potencial simulada para as zonas de manejo indicam o enxofre como o nutriente manejável com elevado potencial de resposta. Crop yield estimate is important information for the management of risks in agriculture due to climate and economic instability. The Southwest region of Goias has high yield of maize due to the high technological level adopted and the possibility of growing two crops per year in non-irrigated cultivation. Farmers in this region traditionally use large amount of inputs. Fertilizers represent a significant portion of the grain production cost. Excessive use of fertilizers can be uneconomical and can increase environmental contamination risks. A coherent solution would be to apply fertilizer according to potencial yield, which should be limited only by climatic factors. The crop simulation models are computer tools used to predict the yield of agricultural crops. The objective of this work was to test the use of a crop simulation model in the decision making process of recommending fertilizer in precision agriculture systems. It was used CERES-Maize model that is part of the DSSAT (Decision Support System for Agrotechnology Transfer) software, which manages the calibration of models and the scenarios to be simulated. Four corn hybrids were calibrated for the region based on experimental evaluations of dry matter accumulation. Then climate assessments were carried out. The historical data showed a trend increasing air temperatures associated with an increase in wind speed and reduction in relative humidity. Under these conditions the crop model showed a trend on reduction of life cycle and yield of corn crop. The CERES-Maize model showed that different corn fields have different yield potential. The variation in the yield potential of the different fields and of different time of planting justifies the use of this information to find the amount of NPK fertilizer to be applied. The CERES-Maize model was used to identify differences in potential yields for each management zone in a precsion agriculture system. For evaluated fields, the difference among simulated potential yield for the different management zones was smaller than the difference observed according to data collected by the yield monitor. The soil analysis and simulated yield potential for management zones indicate the nutrient sulfur as the one with highest response potential.

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais O padrão estabelecido pela variabilidade espacial dos fatores de produção e a produtividade das culturas pode ser levado em conta para delimitação de zonas de manejo. O uso de zonas pode direcionar o plano de amostragem do solo e fornecer informações fundamentais para o manejo do solo. Neste sentido, este trabalho teve por objetivo analisar as variabilidades espacial e temporal de produtividade de quatro safras das culturas de milho e soja, em sistema de sucessão, em uma área sob plantio direto, e relacionar com atributos do solo. O experimento foi conduzido na fazenda Novo Horizonte, localizada no município de Gameleira de Goiás, GO. O solo da área é o Latossolo Vermelho com textura média a argilosa e declividade de 1 a 5 %. Amostras de solo foram coletadas e a condutividade elétrica aparente (CEa) foi determinada em uma área experimental de 175 hectares, utilizando uma grade amostral regular de 100 x 100 m, totalizando 175 pontos. Os dados de produtividade foram coletados nas safras de 2008/2009, 2009/2010, 2010/2011 e 2012/2013 por uma colhedora combinada equipada com sistema de mapeamento de produtividade. Os dados de produtividade de cada campo foram filtrados para remoção de valores discrepantes. Valores de produtividade para todos os anos, de atributos de solo, de elevação e de condutividade elétrica aparente do solo, para uma mesma malha regular de 9,94 m x 9,35 m, foram estimados por krigagem. O mapa do padrão da variabilidade espacial e temporal pode auxiliar a identificar zonas homogêneas de manejo, uma vez que ele pode identificar áreas que apresentam baixa produtividade ou que são instáveis ao longo do tempo. Os mapas do padrão da variabilidade espacial e temporal da produtividade, de CEa e o modelo digital de elevação, em conjunto, podem ser utilizados para determinar zonas de manejo, pois se correlacionaram com vários atributos do solo de importância agronômica. The pattern established by spatial variability of production factors and crop yields can be taken into consideration for the delimitation of management zones. The management zones can be used for directing soil sampling pattern and providing key information for the management of soil. In this way, the general objective of this study was to analyze the spatial and temporal variability of corn and soybean crops yields cultivated under a succession system in an area using no-tillage system. The experiment was conducted at the Novo Horizonte farm, located in Gameleira de Goiás, GO. The predominant soil in the area is the Oxisol with medium clay texture with slope of 1 to 5%. Soil samples were collected and apparent soil electrical conductivity was measured (ECa) in an experimental area of 175 hectares, on a sampling grid of 100 x 100 m. The yield data were collected in the years of 2009, 2010, 2011 and 2013 by a grain harvester equipped with yield monitoring system. Yield data for each field were filtered to remove outliers. The yield data for all the years, the soil properties, the digital elevation model (DEM) and the soil apparent electrical conductivity for a regular grid of 9.94 x 9.35were estimated by kriging. The spatial and temporal yield trend map may help to delimit management zones, since it may identify areas that have low and unstable yield over time. The spatial trend and yield temporal stability map, ECa and the DEM were considered reasonable attributes to determine management zones, as it correlated with several soil properties of agronomic importance.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior O experimento foi realizado com o objetivo de avaliar os efeitos de cinco diferentes ambientes térmicos sobre o desempenho produtivo (ganho de peso, consumo de ração, conversão alimentar e rendimento de carcaça) e respostas fisiológicas (em termos de temperatura retal e temperatura média corporal) de pintinhos de corte, com vistas a melhor definição sobre os limites que definem as zonas de conforto térmico destes animais, por meio da avaliação da temperatura ambiente e do Índice de Temperatura e Globo Negro (ITGU). Os diferentes ambientes estudados foram os seguintes: a) aquele compreendido e preconizado pela literatura internacional como sendo de conforto térmico para as diferentes semanas de idades de frangos de corte; b) aquele representativo de conforto, segundo estudos de Cassuce et al. (2013); e aqueles presumíveis como sendo de diferentes níveis de estresse térmico por frio para cada uma das três primeiras semanas de faixa etária dos frangos: c) brando; d) moderado e e) acentuado. O trabalho foi conduzido em cinco câmaras climáticas localizadas na área experimental do Núcleo de Pesquisa em Ambiência e Engenharia de Sistemas Agroindustriais (AMBIAGRO), setor de Construções Rurais e Ambiência do Departamento de Engenharia Agrícola, da Universidade Federal de Viçosa, Viçosa – MG. Os resultados obtidos foram apresentados em dois artigos, sendo eles: Artigo I - Determinação da faixa de conforto térmico animal com base nos resultados de desempenho produtivo de pintinhos de corte submetidos a diferentes ambientes térmicos durante a fase inicial de criação e Artigo II - Determinação da faixa de conforto térmico animal com base nas respostas fisiológicas e rendimento de carcaça de pintinhos de corte submetidos a diferentes ambientes térmicos durante as primeiras três semanas de criação. Com base nos resultados encontrados verificou-se que a temperatura estimada de conforto para primeira fase de criação de frangos de corte nas três primeiras semanas de vida estão entre os tratamentos Frio Brando e Conforto Cassuce e valores de ITGU entre 75,8 ± 1,0 e 79,7 ± 1,6 para primeira semana; entre 71,9 ± 0,9 e 74,4 ± 1,8 para segunda semana e 68,7 ± 1,0 e 71,7 ± 0,4 para terceira semana. As temperaturas até então preconizadas pela literatura como ideais para criação de frangos de corte não resultaram em melhor desempenho das aves. The experiment was carried out to evaluate the effects of five different thermal environments on performance (weight gain, feed intake, feed conversion and carcass yield) and physiological responses (in terms of rectal temperature and body temperature average) of broiler chicks, with a view to better definition of the limits that really define the areas of thermal comfort these animals, through the evaluation of environmental temperature and Black Globe Umidity Index (BGHI). The different environments studied were: a) that understood and advocated by the international literature as thermal comfort for the different weeks of broiler ages; b) one representative of comfort, according to studies of Cassuce et al. (2013).; and those presumed to be of different levels of heat stress by cold to each of the first three weeks of age chickens: c) mild; d) moderate and e) severe. The study was conducted in five climatic chambers located in the experimental area of Research in Ambience and Systems Engineering Agribusiness (AMBIAGRO), sector Rural Construction and Ambience of the Department of Agricultural Engineering, Federal University of Viçosa, Viçosa - MG. The results were presented in two articles, as follows: Article I - Determination of thermal comfort range based on the performance data of broiler chicks submitted to different thermal environments during the initial phase and Article II - Determination of thermal comfort range based on physiological responses and carcass yield of broiler chicks submitted to different thermal environments during the first three weeks. Based on the results verified that the estimated temperature of comfort for the first stage for the creation of broilers during the first three weeks of life the treatments Cold Mild and Comfort Cassuce, BGHI values between 75.8 ± 1.0 and 79.7 ± 1.6 for the first week; 71.9 ± 0.9 and 74.4 ± 1.8 for the second and 68.7 ± 71 7 ± 0.4 for the third week. Temperatures previously recommended by the literature as ideal for creating broilers did not result in better performance of the birds.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico Prior knowledge of spatial variability of soil properties related to crop yield it is an important tool used in precision farming techniques. The Brazilian savannah has great potential for use of precision farming techniques, and the variability of soybean production fields observed in the main determining factor for adoption of these. The definition of zones for different soil fertility management in this context stands out because it can contribute to increasing the efficiency of fertilizer use, reducing costs and increasing productivity. The objective of this study was to evaluate the delimitation of site-specific management, its stability over the years and the reflections of their use on soybean yield in a farm field in the Brazilian savannah. In an agricultural area of 47 ha, located in the Brazilian savannah, 160 sampling points were a spatial distribution, on a regular grid of 50 x 50 m, which was quantified in soil particle size and measured is the apparent soil electrical conductivity (ECa). The study was conducted for three growing seasons 2011/2012, 2012/2013 and 2013/2014. In the first harvest, site specific management delineation based on measurements of ECa, this attribute that best classified the productivity of this crop were established. To delineation the site-specific management, the ECa were grouped using the fuzzy k-means algorithm. In subsequent harvests soil fertility was managed according to the chemical characterization of each site-specific management. Withdrew in each site-specific, ten simple random samples, these samples were homogenized and a sample of each class was sent for laboratory analysis. Soybean yield was mapped in all harvests, the first being that the management of soil fertility was performed in a conventional manner and in the other, meeting the needs of the site specific management defined. We conducted the analysis of the temporal variability of yield and classification of this due to its consistency over the years, depending on the coefficient of variation of each grid (5 x 5 m) of the thematic map of spatial distribution. The stability assessment of site specific management generated in the first harvest was performed by measuring it ECa the following crops and comparing the new zone maps with that adopted in the first year using the kappa coefficient rankings. The definition of site specific management based on the mapping of apparent soil electrical conductivity (ECa) showed the highest Kappa coefficient with soybean yield in the study area, showing the potential of this tool in precision agriculture. The apparent soil electrical conductivity showed a positive and significant correlation when compared for different years of study. The map consists of two site specific management, created in 2012 and adopted for soil fertility management in crop area 2012/2013 and 2013/2014, remained stable, according to the Kappa coefficient . The use of the Kappa coefficient was found to be a promising tool for analyzing the stability of site specific management. The site specific management provided by increase in soybean yield area. It was found that 1.2% of the area showed stable yield over the three years of evaluation (CV>30%). The soil fertility management using site specific generated from the measurement of apparent soil electrical conductivity tended to become stable productivity in the study area. O conhecimento prévio da variabilidade espacial dos atributos do solo relacionados à produtividade das culturas trata-se de uma importante ferramenta empregada em técnicas de agricultura de precisão. A região de cerrado apresenta grande potencial para emprego de técnicas de agricultura de precisão, sendo a variabilidade da produtividade de soja observada nos campos de produção o principal fator determinante para adoção destas. A definição de zonas para o manejo diferenciado da fertilidade do solo, neste contexto, se destaca, pois, pode contribuir com aumento na eficiência de utilização de fertilizante, reduzindo custos e incrementando a produtividade. Objetivou-se com este estudo, avaliar a delimitação de zonas de manejo diferenciado, sua estabilidade ao longo dos anos e os reflexos de sua utilização sobre a produtividade de soja em um campo agrícola do cerrado brasileiro. Em uma área agrícola de 47 ha, localizada no cerrado brasileiro, foram geoespacializados 160 pontos amostrais, em grade regular de 50 x 50 m, nos quais se quantificou a granulometria do solo e mensurou-se a condutividade elétrica aparente do solo (CEa). O estudo foi conduzido por três safras agrícolas 2011/2012, 2012/2013 e 2013/2014. Na primeira safra agrícola, foram estabelecidas zonas de manejo da fertilidade do solo com base nas mensurações de CEa, atributo este que melhor classificou a produtividade desta safra. Para estabelecimento das zonas, os valores de CEa foram agrupados utilizando o algoritmo fuzzy k-means. Nas safras subsequentes, a fertilidade do solo foi manejada em função da caracterização química de cada zona. Retiraram-se, em cada zona, dez amostras simples de forma aleatória, que foram homogeneizadas originando uma amostra composta. A produtividade de soja foi mapeada em todas as safras estudadas, sendo que na primeira o manejo da fertilidade do solo foi realizado de forma convencional e nas demais, atendendo as necessidades das zonas delimitadas. Realizou-se a análise da variabilidade temporal da produtividade e classificação desta em função de sua estabilidade ao longo dos anos, considerando o coeficiente de variação de cada quadrícula (5 x 5 m) do mapa temático de distribuição espacial. A avaliação da estabilidade das zonas de manejo geradas na primeira safra foi realizada mensurando-se a CEa nas safras seguintes e comparando os novos mapas de zonas com aquele adotado no primeiro ano utilizando o coeficiente de concordância kappa. A definição de zonas de manejo com base no mapeamento da condutividade elétrica aparente do solo (CEa) foi a que apresentou maior coeficiente de concordância Kappa com a produtividade de soja da área de estudo, demostrando o potencial desta ferramenta em agricultura de precisão. A condutividade elétrica aparente do solo apresentou correlação positiva e significativa quando comparada em função dos diferentes anos de estudo. O mapa composto por duas zonas de manejo, gerado em 2012 e adotado para o manejo da fertilidade da área nas safras 2012/2013 e 2013/2014, apresentou-se estável, de acordo com o coeficiente de concordância Kappa. A utilização do coeficiente de concordância Kappa mostrou-se promissora ferramenta na análise da estabilidade temporal de classes de manejo. O manejo por classes proporcionou incremento na produtividade da soja da área. Foi constatado que 1,2% da área apresentaram produtividade instável ao longo dos três anos de avaliação (CV>30%). O manejo da fertilidade do solo utilizando zonas de manejo geradas a partir da mensuração da condutividade elétrica aparente do solo tendeu a tornar a produtividade estável na área de estudo.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico This concept of precision forestry, which is based on operational efficiency, is applicable in all steps of the forest production cycle, from soil preparation to harvesting. Understanding the spatial variability of production ́s characteristics summarizes the ideology proposed by this model. The soil variability across a field has received special attention from farmers and researches due its direct effects on productivity and wood quality. However, determining subfield areas based on nutrients concentration and other soil properties is difficult and laborious, because a high sampling density would be required in order to achieve a good field variability representation. Geophysical methods have been used in agriculture to this goal, for instance, the geospatial measurements of apparent electrical conductivity (EC a). This soil characteristic is correlated with others soil attributes, what justify its using in soil quality evaluating. The objective of this study was apply the use of ECa in forestry plantations, and contribute to its diffuse as a precision forestry tool. Thereby, was evaluated, a priori, the correlation between EC a and soil properties in a forestry soil, besides topographic attributes. ECa was not well correlated with topographic characteristics, but the correlation was high with the most soil properties considered. Thus, the ECa might be used as an instrument to evaluate site quality as well as to improve the traditional soil sampling method. To elucidate ECa use it was also discussed the appropriate time to collect field data as well as possible harvesting effect over its spatial pattern. Although it was found higher ECa values after- harvesting, the correlation coefficient between the two krigged maps (before and after-harvesting) indicated that the spatial patterns remains close. Finally, it was proposed and evaluated the combined use of EC a, soil wetness and clay content to delineate homogenous management zones, through fuzzy-k-means algorithm. An analysis of fuzzy performance index and modified partition entropy indicated two as the ideal number of management class. The validation process indicated that management zones delineated a good variability representation of soil properties and reinforced the potential ECa use as tool to precision forestry. O conceito de silvicultura de precisão, fundamentado na eficiência operacional, aplica-se a todas as etapas do ciclo de produção de uma floresta, desde o preparo do solo até a colheita das árvores. Compreender a variabilidade espacial de uma característica intrínseca à produção resume o princípio proposto por esse novo modelo de gestão florestal. A variabilidade da fertilidade do solo tem recebido atenção especial por parte de produtores e pesquisadores, pelos efeitos diretos que impõe sobre a produtividade. Porém, identificar precisamente essa variabilidade é uma tarefa dispendiosa, uma vez que grande quantidade de amostras de solo seria necessária a fim de garantir uma boa representação da área. Métodos geofísicos têm sido utilizados na agricultura para esse fim, como, por exemplo, a determinação da condutividade elétrica aparente do solo (CEa). Essa característica é relacionada a outros atributos químicos e físicos do solo, por isso é utilizada na avaliação da qualidade de solos. Este trabalho teve como objetivos aplicar esta tecnologia a povoamentos florestais e contribuir para sua difusão como ferramenta à silvicultura de precisão. O trabalho foi realizado no município de Naque, Minas Gerais, em um plantio clonal de Eucalyptus urophylla x grandis. Para tanto, foi verificado, a priori, a correlação da CEa com outras propriedades de um solo florestal, utilizado para o cultivo do eucalipto, e também com atributos topográficos. As correlações encontradas com as características topográficas do terreno foram baixas, entretanto, foram elevadas para a maioria dos atributos do solo. Dessa forma, a CEa pode ser utilizada na avaliação da qualidade de sítios, por exemplo, além de melhorar o método tradicional de amostragem de solos. De forma a elucidar a utilização da CEa procurou-se definir o momento adequado para os levantamentos em campo, bem como os possíveis efeitos da colheita mecanizada no seu padrão espacial. Apesar de terem sido verificados maiores valores da CEa, após a colheita, o alto coeficiente de correlação encontrado entre os mapas interpolados para as duas ocasiões indicou que o padrão espacial se manteve próximo. Por último, foi proposta e avaliada a utilização da CEa em combinação com teor de água do solo e argila para a definição de zonas de manejo, utilizando o algoritmo fuzzy k-means. As análises do índice de performance fuzzy e da entropia da partição modificada indicaram que o número ideal de zonas de manejo para a área estudada foi igual a dois. A maioria das características do solo diferiram, estatisticamente, entre as duas classes. O processo de validação indicou que as zonas de manejo geradas representaram satisfatoriamente a variação espacial dos nutrientes no solo e reforçou o uso potencial da CEa como ferramenta à silvicultura de precisão.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior The global energy scenario has pointed out the importance of renewable sources. Therefore, bioenergy crops have been increasingly investigated. In BraziL macaw palm has been highlighted by high productivity and adaptability. It is known that genetic Variability, morphology and environmental factors directly affect crop yield. Understanding the interaction of these Variables With the growing environment can optimize the exploration. The macaW palm shows slow initial growth and morphological characteristics that are difñcult to be measured, such as plant size, the area occupied by the canopy, among others. In this sense, studies about crop development using remote sensing techniques could assist the understanding of crop's physiology. The aim of this study Was to detect morphological and phenological correspondence of macaW With physico-chemical characteristics of the soil and the chemical composition of plants, using remote sensing and digital images analysis. The development characterization of macaW palm Was performed using plants of, one, two and four years old, belonging to the germplasm bank of Federal University of Viçosa. In this study Were used for each age, ñve families (p1ants from the same origin) containing three to ñve plants. It Was used physico-chemical analysis of soil, foliar analysis and determination of morphological changes, to investigate the relationships at three different ages. All assessments Were performed at three different times - Time 0 (start), Time 5 (after ñve months) and Time 9 (nine months). The correspondence among morphology and the ñrst yield Was evaluated at the end of study. It Was used Pearson's correlation for the results analysis. The results for the occupied plant canopy area Were used to characterize the growth proñle in different age groups in the adaptive period of crop. Plants of one to four years of age showed more speciñc relations With chemical soil characteristics on the plant canopy development than those of tWO years. The results indicated that macaW palm showed sensitivity to the density of the soil to plants only in the initial stage of development (one year-old); the development of plant canopy over the age of four years Was strongly inñuenced by macro-elements K and P and the micro-elements Mn and Zn; plant age inñuences the chemical composition of the sheet; plants older than four years had lower levels of P and K in the leaves; the content of P in leafs does not present an inñuence pattern on the plants development at the age of four years. It Was also observed that the adjustment period (age close to one year) is not suitable to perform agronomic's inferences and the morfological Variables height and canopy area are strongly correlated With the macaW palm's age. The morphological differentiation of macaw's canopy tended to decrease after the onset of fruiting, pointing to the genetic Variability and phenological stage as factors that directly affect the correlations between morphological Variables and the crop yield. O cenário energético mundial tem apontado a importância de fontes renováveis. Portanto, as culturas bioenergéticas têm sido cada Vez mais investigadas. A crescente demanda no cenário mundial por fontes de energia renovável Vêm fazendo com que as culturas bioenergéticas sejam cada Vez mais investigadas. No Brasil, a macaúba tem se destacado pela elevada produtividade e adaptabilidade no território. Sabe-se que, a Variabilidade genética, a morfologia e os fatores ambientais interferem diretamente na produtividade das culturas. Conhecer a interação dessas Variáveis com o ambiente de cultivo pode melhorar a eficiência da exploração. A macaúba apresenta desenvolvimento inicial lento e características morfológicas difíceis de serem mensuradas, como porte da planta, a área ocupada pelo dossel, e outras. Nesse sentido, estudos acerca do desenvolvimento da cultura utilizando técnicas de sensoriamento remoto poderia contribuir para melhorar o entendimento da fasiologia da cultura. O objetivo deste trabalho foi detectar correspondências morfológicas e fenológicas da macaúba com as características físico-químicas do solo e com a composição química das plantas, utilizando o sensoriamento remoto e análises de imagens digitais. A caracterização do desenvolvimento foi realizada utilizando plantas com um, dois e quatro anos de idade, pertencentes ao banco de germoplasma de macaúba da Universidade Federal de Viçosa. Os estudos utilizaram para cada idade, cinco famílias (p1antas de mesma origem) contendo de três a cinco indivíduos. Por meio de análises físico-químicas do solo, de análises foliares e da determinação das Variações morfológicas, investigaram-se as relações em três diferentes idades. Todas as avaliações foram realizadas em três épocas distintas - Tempo 0 (início), Tempo 5 (após cinco meses) e Tempo 9 (após nove meses). Ao final do estudo avaliou-se a correspondência morfológica da cultura com a primeira produção de frutos. Utilizou-se a correlação linear de Pearson para a análise dos resultados. Os resultados relativos à área ocupada pelo dossel das plantas permitiram caracterizar o perfil de crescimento em diferentes idades, em especial o período adaptativo da cultura. Plantas com um e quatro anos de idade apresentaram relações mais específicas com as características químicas do solo sobre o desenvolvimento em dossel que plantas de dois anos. Os resultados indicaram que a macaúba apresentou sensibilidade à densidade do solo apenas para plantas em estádio inicial de desenvolvimento (um ano de idade); o desenvolvimento do dossel das plantas com idade acima de quatro anos foi fortemente influenciado pelos macroelementos K e P e pelos microelementos Mn e Zn; a idade das plantas influenciou a composição química das folhas; plantas com idade superior a quatro anos apresentaram menores teores de P e K nas folhas; o teor de P foliar não apresentou um padrão de influência sobre o desenvolvimento de plantas com idade superior a quatro anos. Observou-se também que o período de adaptação da macaúba (idade próxima a um ano) não foi adequado para realizar inferências agronômicas e que as Variáveis alométricas - altura e área ocupada pelo dossel foram fortemente correlacionadas com a idade da macaúba. A diferenciação morfológica do dossel da macaúba tendeu a reduzir após o início da frutiñcação apontando a Variabilidade genética bem como o estádio fenológico como fatores que interferiram diretamente nas correlações entre Variáveis morfológicas e a produção da cultura.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Coffee manual harvesting is a complex and costly activity due to factors such as plant height, land slope, weather conditions, correct time for harvesting, beyond high production cost with manpower. Then, mechanization arises as a solution by increasing the process' operational capability and the reduction of physical effort for harvesting. The development of efficient harvesting machines requires the knowledge about the plant s dynamic behavior, aiming a greater overthrowing efficiency and less breakage of branches and leaf fall. This study aimed to analyze the dynamic behavior of the fruit-stem-branch system of the coffee plant subjected to mechanical vibration. This study was carried out using samples of Arabica coffee Red Catuaí variety collected in an experimental area of the Universidade Federal de Viçosa (Federal University of Viçosa) in Viçosa City/Minas Gerais State, Brazil, from May to July, 2013. This study is composed by five papers: (1) in the first paper, mass, volume, specific density, elasticity modulus, Poisson's ratio, and the constituents' damping ratio of the fruit-stem-branch system were experimentally determined. Damping ratio values obtained for the stem and the branch were lower than one, characterizing them as an underdamped system; (2) in the second paper, certain methodology was developed for determining the elasticity modulus of the fruit and stem by comparing the natural frequencies obtained by the finite elements method with the natural frequencies obtained experimentally. The average values for the elasticity modulus were 15.74; 23.90, and 4645.90 MPa for stem in green and ripe ripeness stages, and for the branch, respectively; (3) in the third study, the natural frequencies and the modes shapes were determined for the fruit- stem, branch, and fruit-stem-branch systems using the stochastic finite elements method, in which the specific density and elasticity modulus of fruits, stems, and branches were treated as random values. The natural frequencies were reduced to the extent that the ripeness stage evolved or according as the system total mass increased. For the fourth and fifth modes shapes, larger deformations in the stems were found; (4) in the fourth paper, the stresses in the fruit-stem, branch and fruit-stem-branch systems were determined when subjected to mechanical vibration with frequency related to the natural frequency, peak to peak displacement of 10 mm, and stimulation time of 10 s. The von Mises stresses were higher for systems in green ripeness stage and in the jointing regions of the stem to the branch and of the branch to the stem due to higher frequency vibrations applied on this ripeness stage and to the higher bending moments in these regions, respectively; (5) in the fifth paper, a overthrowing efficiency test with a fruits' bunch samples were subjected to mechanical vibrations at different frequencies (16.4; 20.3; 24.0; 25.6; 30.0; and 33.0 Hz), peak to peak displacement (5.0; 7.0; and 9.0 mm), and vibration times (10.0 and 20.0 s). For the studied amplitudes, the overthrowing efficiency of ripe fruits tended to be higher than the overthrowing efficiency of the green fruits. The overthrowing efficiency increased according as the frequency and vibration amplitude increased. A colheita manual do café é considerada uma atividade complexa e onerosa, devido a fatores como altura das plantas, inclinação dos terrenos, condições climáticas, necessidade da colheita no período correto, além do elevado custo de produção com mão de obra. A mecanização surge, então, como uma solução pelo aumento da capacidade operacional do processo e redução dos esforços físicos para a colheita. O desenvolvimento de máquinas de colheita eficientes exige conhecimento acerca do comportamento dinâmico da planta, visando à maior eficiência de derriça, além de menor quebra de galhos e queda de folhas. Objetivou-se neste trabalho analisar o comportamento dinâmico do sistema fruto-pedúnculo- ramo do cafeeiro submetido a vibrações mecânicas. O trabalho foi desenvolvimento empregando amostras de café arábica, variedade Catuaí Vermelho, coletados em uma Área Experimental da Universidade Federal de Viçosa, em Viçosa/MG, no período maio a julho/2013. O trabalho foi dividido por cinco artigos. No primeiro artigo, foram determinados experimentalmente a massa, o volume, a massa específica, o módulo de elasticidade, o coeficiente de Poisson e a razão de amortecimento dos constituintes do sistema fruto-pedúnculo-ramo. Os módulos de elasticidade dos frutos e dos pedúnculos no estádio de maturação verde foram superiores aos valores para o estádio de maturação cereja. Foram obtidos valores de razão de amortecimento para o pedúnculo e ramo menores que o unitário, caracterizando-os como um sistema subamortecido. No segundo, foi desenvolvida uma metodologia para determinação do módulo de elasticidade do fruto e do pedúnculo pela comparação entre as frequências naturais obtidas pelo método de elementos finitos e as frequências naturais obtidas experimentalmente. Os valores médios para os módulos de elasticidades foram de 15,74; 23,90 e 4645,90 MPa para o pedúnculo nos estágios de maturação verde, cereja e para o ramo, respectivamente. No terceiro artigo, foram determinados as frequências naturais e os modos de vibração dos sistemas fruto-pedúnculo, ramo e fruto-pedúnculo-ramo, empregando o método de elementos finitos estocástico, em que a massa específica e o módulo de elasticidade dos frutos pedúnculos e ramos foram tratados como valores aleatórios. As frequências naturais foram reduzidas na medida em que evoluiu o estádio de maturação ou na medida em que aumentou a massa total do sistema. Para o quarto e o quinto modos de vibração, foram constatadas maiores deformações nos pedúnculos. No quarto artigo, foram determinadas as tensões nos sistemas fruto-pedúnculo, ramo e fruto-pedúnculo-ramo, quando submetidos à vibração mecânica com frequência referente à frequência natural, deslocamento pico a pico de 10 mm e tempo de excitação de 10 s. As tensões de von Mises foram superiores para sistemas no estádio de maturação verde e nas regiões de engaste do pedúnculo ao ramo e no engaste do ramo ao tronco devidas às maiores frequências de vibrações aplicadas neste estádio de maturação e aos maiores momentos fletores nestas regiões, respectivamente. E no quinto artigo, foi feito um ensaio de eficiência de derriça, em que amostras com um cacho de frutos foram submetidas a vibrações mecânicas em diferentes frequências (16,4; 20,3; 24; 25,6; 30,0 e 33,0 Hz), deslocamento pico-a-pico (5,0; 7,0 e 9,0 mm) e tempos de vibração (10,0 e 20,0 s). Para as amplitudes estudadas, houve tendência de a eficiência de derriça dos frutos cereja ser superior à dos frutos verdes. A eficiência de derriça aumentou na medida em que foram aumentadas a frequência e a amplitude de vibração.

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais This work aims to test the hypothesis that it is possible to detect the presence of fungal diseases of bean plants, typical of periods of fall/winter, using leaf reflectance and canopy. For this, it was done the analysis of plant the spectral behavior of the disease on several dates of the crop cycle, the development build predictive mathematical models for multivariate methods, the testing existing models (Vegetation Index) and the determination of the wavelengths most representatives to estimate the disease severity. Five experiments were deployed in locations with a history of angular leaf spot (MA) and white mold (MB). Two experiments of angular leaf spot and one of white mold were installed at the Department of Crop Science at the Federal University of Viçosa, UFV - named as UFV-MA, UFV-MA2 and UFV- MB, respectively. The other two experiments (one of angular leaf spot and one of white mold) were installed at the Experimental Farm Vale do Piranga (EPAMIG) in Oratorios, MG, named as FEVP-MA and FEVP-MA, respectively. In the experiments of MA, the bean cultivars used were Ouro Vermelho (red trade group) at UFV-MA and Ouro Negro (black trade group) at UFV-MA2 and FEVP-MA. In these experiments, the different disease severities were obtained by applying different varied fungicides doses at 45, 60 and 75 days after plant emergence. A randomized complete block design with four treatments was used, with ten replications on UFV- MA and FEVP-MA and eight replications on UFV-MA2. On FEVP-MB the treatments were arranged in a 4x2x2 factorial arrangement: plant densities (4, 7, 10 and 13 plants.m-1), bean genotypes of the carioca group (CNFC 10720 and CV 6) and fungicide treatments (with or no application), applied at the beginning of flowering and ten days later. The factorial arrangement was used as a method for providing different levels of disease severity. Hyperspectral reflectance measurements were obtained by spectroradiometer with a resolution of 1 nm. The useful reading was between 440 and 900 nm. Multispectral images were acquired by a three CCD camera and five spectral bands (blue, green, red, red-edge and infrared). A Spectralon panel of four colors of known reflectance was positioned within the multispectral camera field of view at the time of acquisition. Pixel values of each panel color in the image were associated with their respective reflectance values using simple linear regression methods. This allowed the transformation of digital numbers for reflectance in each image. The acquisition of hyperspectral reflectances and multispectral images over the canopy were made from a height of three meters from the ground, using a four-wheeled metal platform. These acquisitions were made under clear sky conditions, at times between 10:00am and 2:00pm local time (GMT- Brasilia), in order to minimize the influence of the illumination geometry. The interval between acquisitions was seven days and it started from the V4 phenological stage (third completely open trifoliate leaf). For measurements of leaf reflectance, we used a contact probe with its own light source, connected to the spectroradiometer. Calibration processes for hyperspectral reflectance measurements were made using white Spectralon panel. The disease severity of MA experiments was determined by interpretation of 27 leaf images collected from the experiments on reading reflectance days. The interpretation was made by the discriminant function method. The interpretation accuracy was made by the Kappa index score. The leaves images were grabbed indoors by commercial camera with controlled illumination. The severity of white mold was evaluated based on visual interpretation by an experienced researcher in this activity, during the phenological stage R9. A regression by Partial Least Squares (PLS) was used for the set of wavelengths that best estimate the severity of the disease at a certain date. To use this method, the observations were previously divided into two sub-groups: the first (calibration) was used for the model construction and the second subgroup for testing the model. Root Mean Square Error (RMSE) and correlation between measured and predicted values of disease severity were used to evaluate the models. Before using PLS regression, observations were subjected to statistic Z using robust method for identifying anomalous variables. Methods of correlations were executed between each hyperspectral wavelength and the corresponding disease severity index, as an alternative method to the PLS regression to determine the wavelengths that best predict the effects of the disease. The wavelengths that presented significant correlation with disease severity were identified. Reflectance measurements and vegetation indices derived from hyper and multispectral reflectance of the canopy were used in the experiments of MB. Vegetation indices DVI, GNDVI, MCARI, MCARI2, MSAVI, NDVI, OSAVI, RDVI, TCARI and ratio indices, MCARI / OSAVI and TCARI / OSAVI were used. The results in all experiments indicated that changes in the spectral response, related to the disease severity, were dependent on the wavelength. PLS regression models and vegetation indices based on hyperspectral measurements presented better performance for identification of diseases than the models based on from multispectral measurements. The use of vegetation indices of CARI (TCARI and MCARI) family and its ratio with OSAVI, as well with DVI, were the most representative in identifying MB. Alterations in the spectral behavior of angular leaf spot proved to be more expressive in the final plant growing stages, more specifically in R8 and R9. The spectral bands of greater representativeness were red, red-edge and infrared. The transition spectral ranges between blue and green bands and between green and red bands were also sensitive to the estimate of angular leaf spot and white mold for leaf reflectance. O presente trabalho pretende testar a hipótese de que é possível detectar a presença de doenças fúngicas de feijoeiros, típicas de períodos de outono/inverno, utilizando reflectância de folhas e de dossel. Para isso, foram feitas análise do comportamento espectral das plantas infectadas pelas doenças em diversas datas do ciclo da cultura, construção de modelos matemáticos preditivos por métodos multivariados, teste de modelos existentes (índices de vegetação) e determinação dos comprimentos de onda mais representativos para a estimativa da severidade da doença. Foram implantados cinco experimentos em locais com histórico de mancha-angular (MA) e mofo-branco (MB). Dois experimentos de mancha-angular e um de mofo-branco foram instalados no Departamento de fitotecnia da Universidade Federal de Viçosa, nomeados como UFV-MA, UFV-MA2 e UFV-MB, respectivamente. Os outros dois experimentos (um de mancha-angular e um de mofo-branco) foram instalados na Fazenda Experimental Vale do Piranga (EPAMIG) em Oratórios, MG, nomeados como FEVP-MA e FEVP-MB, respectivamente. Nos experimentos de MA, as cultivares de feijão utilizadas foram Ouro-Vermelho (grupo comercial vermelho) em UFV-MA e Ouro Negro (grupo comercial preto) em UFV-MA2 e FEVP-MA. Nestes experimentos, as diferentes severidades da doença foram obtidas pela aplicação de fungicidas em doses variadas aos 45, 60 e 75 dias após emergência. Foi utilizado o delineamento de blocos casualizados com quatro tratamentos, sendo dez repetições em UFV-MA e FEVP-MA e oito em UFV-MA2. No FEVP-MB foram utilizados tratamentos arranjados no esquema fatorial 4x2x2: densidades de plantas (4, 7, 10 e 13 plantas.m-1), genótipos de feijão do grupo carioca (CNFC 10720 e VC 6) e tratamentos com fungicida (com ou sem aplicação), aplicado no início da floração e dez dias depois. O esquema fatorial foi utilizado como método para proporcionar diferentes níveis de severidade de doença. Medidas de reflectância hiperespectral foram obtidas por espectroradiômetro com resolução de 1 nm. A faixa útil de leitura adotada foi entre 440 e 900 nm. Imagens multiespectrais foram adquiridas por meio de uma câmara de três CCDs e cinco faixas espectrais (azul, verde, vermelho, red- edge e infravermelho). Um painel Spectralon de quatro cores de reflectâncias conhecidas foi posicionado dentro do campo de visão da câmara multiespectral no momento da aquisição. Valores de pixel de cada cor do painel na imagem foram associados aos seus respectivos valores de reflectância utilizando métodos de regressão linear simples. Isto permitiu a transformação de números digitais para reflectância em cada imagem. A aquisição de reflectâncias hiperespectrais e de imagens multiespectrais sobre o dossel foram feitas de uma altura de três metros do solo, utilizando uma plataforma metálica de quatro rodados. Estas aquisições foram feitas sob condições de céu aberto, nos horários entre 10:00 e 14:00 horas (horário local de Brasília), de forma a minimizar a influência na geometria de iluminação. O intervalo entre as aquisições foi de sete dias e se iniciaram a partir do estádio fenológico V4 (terceira folha trifoliada completamente aberta). Para medidas de reflectâncias foliar, utilizou-se uma sonda de contato com fonte de luz própria, conectada ao espectroradiômetro. Processos de calibração para medidas de reflectância hiperespectral foram feitos utilizando painel Spectralon branco. Severidade da doença dos experimentos de MA foram determinados pela interpretação de imagens referentes a 27 folhas extraídas dos experimentos nos dias de leitura de reflectância. A interpretação foi feito pelo método de função discriminante. A acurácea da interpretação foi feita pelo índice Kappa. As imagens das folhas foram obtidas por câmara fotográfica comercial em ambiente interno e em condição de iluminação controlada. A severidade do mofo-branco foi avaliada com base em interpretação visual por pesquisador experimentado nesta atividade, durante o estádio fenológico R9. Utilizou-se a regressão por Mínimos Quadrados Parciais (PLS) para definição do conjunto de comprimentos de onda que melhor estime a severidade da doença numa determinada data. Para uso desse método, as observações foram previamente divididas em dois subgrupos: o primeiro (calibração) foi utilizado para construção do modelo e o segundo subgrupo para testar o modelo definido. Medidas de Raiz do Erro Médio Quadrado (RMSE) e de correlação entre valores medidos e preditos da severidade da doença foram utilizadas para avaliar os modelos. Antes do uso da regressão PLS, as observações foram submetidas à estatística Z, utilizando método robusto, para a identificação de variáveis anômalas. Nos experimentos de MA foram executados métodos de correlações entre cada comprimento de onda hiperespectral e o índice de severidade de doença correspondente, como método alternativo à regressão PLS para determinar os comprimentos de onda que melhor predizem os efeitos da doença. Foram então identificados os comprimentos de onda que proporcionaram significância estatística quando correlacionados à severidade da doença. Medidas de reflectância e índices de vegetação provenientes de reflectâncias hiper- e multiespectral do dossel foram utilizados nos experimentos de MB. Foram utilizados os índices de vegetação DVI, GNDVI, MCARI, MCARI2, MSAVI, NDVI, OSAVI, RDVI, TCARI e a razão entre índices, MCARI/OSAVI e TCARI/OSAVI. Os resultados em todos os experimentos indicaram que as mudanças na resposta espectral, relacionados com a severidade da doença, são dependentes dos comprimentos de onda. Os modelos por regressão PLS e os índices de vegetação com base em medidas hiperespectrais apresentaram melhor desempenho para identificação das doenças do que os modelos obtidos de medidas multiespectrais. O uso de índices de vegetação da família CARI (TCARI e MCARI) e sua razão com OSAVI, bem como, de DVI, foram os mais representativos para identificação de MB. Alterações no comportamento espectral da mancha-angular demonstraram ser mais expressivas nos estádios fenológicos finais da cultura, mais especificamente em R8 e R9. As faixas espectrais de maior representatividade, considerando mancha-angular e mofo-branco, foram o vermelho, red-edge e o infravermelho. As faixas espectrais de transição entre as bandas azul e verde e entre as bandas verde e vermelho também mostraram-se sensíveis à estimativa de mancha- angular e mofo-branco para reflectâncias foliar.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior This work proposes the utilization of multi-spectral reflectance using both aerial platform and hyper-spectral reflectance images obtained in the field, in a spatial and temporal variability study of sugarcane yield levels. Spectral vegetation indexes are highly disseminated for detection and analysis of changes in the health of vegetations. The hypothesis established for this work is that there is a positive correlation between sugarcane vegetation and yield indexes. The objectives were to estimate the spatial variability of sugarcane yield levels using remote sensing techniques; to determine the best vegetation index for discriminating the yield levels; and to analyze the temporal variability of the vegetation indexes used in this case study for discriminating the yield levels and development of a digital image acquisition system constituted by two regular cameras. The experiment was carried out in a sugarcane area located in the municipality of Oratórios, MG. The vegetation indexes NDVI, GNDVI, SAVI, GSAVI, OSAVI, ARVI, PSSRa, and TCARI/OSAVI were used, organized in Hyper-spectral and Multi-spectral Vegetation Index Maps. The hyper-spectral and multi-spectral vegetation indexes SAVI and GSAVI, respectively, presented significant coefficients of correlation with sugarcane weight samples. The hyper- spectral vegetation index SAVI presented the Spearman coefficient of correlation of 0.9 and the multi-spectral vegetation index GSAVI showed the Spearman coefficient of correlation of 1.0, both at 5% statistical significance. Esse trabalho propõe a utilização de reflectâncias multiespectrais utilizando-se imagens de plataforma aérea e de reflectâncias hiperespectrais obtidas no campo, em um estudo de variabilidade espacial e temporal dos níveis de produtividade de cana-de-açúcar. Os índices de vegetação espectrais são muito difundidos para detecção e análise de mudanças no estado das vegetações. A hipótese estabelecida para essa pesquisa é a de que existe correlação positiva entre índices de vegetação e produtividade de cana-de- açúcar. Os objetivos foram estimar a variabilidade espacial de níveis de produtividade de cana-de-açúcar utilizando técnicas de sensoriamento remoto, a determinação do melhor índice de vegetação para discriminação de níveis de produtividade, analisar a variabilidade temporal dos índices de vegetação utilizados nesse estudo de caso para discriminação de níveis de produtividade e o desenvolvimento de um sistema de obtenção de imagens digitais constituído por duas câmeras de uso comum. O experimento foi realizado em um talhão de cana-de-açúcar situado no município de Oratórios, MG. Foram utilizados os índices de vegetação NDVI, GNDVI, SAVI, GSAVI, OSAVI, ARVI, PSSRa e TCARI/OSAVI e organizados em Mapas de Classes de índices de vegetação hiperespectrais e multiespectrais. Os índices de vegetação SAVI hiperespectral e GSAVI multiespectral apresentaram coeficientes de correlação significativa com as amostras de pesagem de cana-de-açúcar. O índice de vegetação hiperespectral SAVI apresentou o coeficiente de correlação de Spearman de 0,9 e o índice de vegetação multiespectral GSAVI o coeficiente de correlação de Spearman de 1,0 ambos a 5% de significância estatística.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico The importance of coffee agriculture in Brazil is notorious, especially for the State of Minas Gerais, which is the Brazilian state that accounts for most of the national production. In the Southern region and in Zona da Mata they are concentrated most of the crops of the State; also, small holdings are predominant in the region and cultivation is done in mountain region, what makes it difficult mapping the crops by automated methods. The application of Artificial Neural Networks (ANNs), having as input variables Haralick s descriptors, has shown a promising approach for the discrimination of higher complexity classes. In this context, it aimed to develop a system to identify areas where coffee is cultivated using ANNs, having as input variables Haralick s descriptors. The studied area is located at the city of Araponga, where 59 fields were selected with coffee plantations for data collection. The software used for processing and sorting the images was MATLAB; and for evaluating the sorting performance, Arcgis was used. The methodology for the development of ANN consisted in two steps: in the first step, the ANN was trained with representative samples of each class of interest (coffee, forest, water, bare soil, and grassland, and urban area), thus verifying the potential to discriminate output classes; in the second step the objective was to classify the coffee plantations accordingly with the age. Kappa index was used for evaluating the performance of ANN; the usage of this coefficient is satisfactory for assessing the accuracy of a thematic class. Kappa index for discriminating the coffee region of the other class of interest was 65,18%, what can be considered a good index. To classify the coffee plantations accordingly with the age, Kappa index was variable (0.675 to 0.4783), being very good for the Itatiaia farm and reasonable to the Pedra Redonda farm. A importância da cafeicultura para o Brasil é notória, em especial para o estado de Minas Gerais que é o estado brasileiro responsável pela maior parte da produção nacional. Nas regiões sul e da zona da mata onde estão concentradas a maior parte da lavoura no estado de Minas Gerias, há a predominância de pequenas propriedades e o cultivo é feito em região de montanha o que acaba dificultando o mapeamento por métodos automatizados. A aplicação de Redes Neurais Artificiais (RNAs) tendo como variáveis de entrada os descritores de Haralick tem se mostrado uma abordagem promissora na discriminação de classes de maior complexidade. Neste contexto objetivou-se desenvolver um sistema para identificar áreas cultivadas com café utilizando RNAs tendo como variáveis de entrada os descritores de Haralick. A área de estudo está localizada no município de Araponga, onde foram selecionados 59 talhões com plantios de café, sendo levantados dados relativos à idade e data de recepa. O software utilizado para o processamento e classificação da imagem foi o MATLAB, e para avaliar o desempenho da classificação foi o Arcgis. A metodologia para o desenvolvimento da RNA consistiu em duas etapas: na primeira a RNA foi treinada com amostras representativas de cada classe de interesse (café, mata, água, solo exposto e pastagem e área urbana), verificando assim o potencial em discriminar entre as classes de saída; na segunda etapa o objetivo foi classificar as plantações de café de acordo com a idade e com a data de recepa. Utilizou-se o índice Kappa para avaliar o desempenho da RNA, uma vez que o uso desse coeficiente é satisfatório na avaliação da precisão de uma classe temática. O índice Kappa para discriminar a região cafeeira das outras classes temáticas foi de 65,18%, o que pode ser considerado um índice bom. Para classificar os plantios de café em função da idade e data de recepa o índice Kappa foi variável (0,675 a 0,4783), sendo considerado muito bom para a fazenda Itatiaia e razoável para a fazenda Pedra Redonda.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Precision agriculture (PA) is a management of agricultural production systems technique that seeks to explore the spatial variability in order to raise the efficiency of the production process and minimize impacts to the environment. Among the tools with the potential to aid in the management of agricultural activity when the PA is adopted, there is the apparent soil electrical conductivity (ECa), designed to measure the spatial variability of soil characteristics with fast, high resolution and low cost, identifying areas with similar characteristics. However, ECa is affected by a group of factors that act simultaneously on the soil and that change in space and time, for example the texture, density, soil moisture content, ionic concentration in the soil solution and organic matter, which complicates the interpretation of results. Seeking to understand whether the spatial structure of this attribute is maintained over time and under different soil conditions, this work aimed to analyze the spatial and temporal variability of the ECa, which was obtained by a portable direct contact sensor in two areas with soils of different textures. After a preliminary analysis that identified the spatial variability of ECa in each area, 50 sampling units were demarcated where the ECa was determined in 20 different dates in the soil layers of 0-20 cm, 0-40 cm, and 0-60 cm deep. The water content of the soil was determined in the 0-20 cm on the same dates that the ECa was determined. Soil samples were also collected in each sampling unit for chemical and physical characterization. The spatial variability and temporal stability of the ECa was analyzed during the study period, in addition to its relations with the physical and chemical attributes of the soil. In both fields, the ECa showed high temporal stability, and its spatial distribution pattern has remained largely unchanged throughout the period, regardless of the soil moisture condition, which was different in each evaluation. Moreover, the ECa had significant correlations with various soil chemical attributes of agronomic interest and also with granulometric fractions, thereby demonstrating its high potential as a tool for identifying regions with different characteristics within the same area. Thus, there exists the possibility of using the ECa in the generation of management zones to be operated by means of precision agriculture. A agricultura de precisão (AP) é uma forma de manejo dos sistemas de produção agrícola que busca explorar a variabilidade espacial dos mesmos, no intuito de elevar a eficiência do processo produtivo e minimizar os impactos causados ao meio ambiente. Dentre as ferramentas com potencial para auxiliar no gerenciamento da atividade agrícola quando adotada a AP tem-se a condutividade elétrica aparente do solo (CEa), que permite avaliar a variabilidade espacial de características do solo com rapidez, elevada resolução e baixo custo, identificando áreas com características semelhantes. Porém, a CEa é afetada por um conjunto de fatores que atuam simultaneamente no solo e que se alteram tanto no espaço quanto no tempo, como, por exemplo, a textura, a densidade, o teor de água do solo, a concentração iônica da solução do solo, a matéria orgânica; o que dificulta a interpretação dos resultados. Buscando-se compreender se a estrutura espacial desse atributo é mantida com o decorrer do tempo e sob diferentes condições edáficas, objetivou-se com o trabalho analisar a variabilidade espacial e temporal da CEa, obtida por sensor portátil de contato direto, em dois locais com solos de texturas diferentes. Após uma análise preliminar que identificou a variabilidade espacial da CEa em cada área, foram demarcadas 50 unidades amostrais onde a CEa foi determinada em 20 datas diferentes nas camadas de solo de 0 20cm, 0 40cm e 0 60cm de profundidade. O teor de água do solo foi determinado na camada de 0 20 cm de profundidade, nas mesmas datas de determinação da CEa. Também foram coletadas amostras de solo na camada de 0 20cm de profundidade, relativas a cada unidade amostral, para caracterização química e física do mesmo. Foi analisada a variabilidade espacial e a estabilidade temporal da CEa ao longo do período de estudo, além de suas relações com os atributos químicos e físicos do solo. Em ambos os campos a CEa apresentou elevada estabilidade temporal, sendo que o seu padrão de distribuição espacial se manteve praticamente inalterado por todo o período, independente da condição do teor de água do solo, que foi diferente em cada avaliação. Além disso, a CEa teve correlações significativas com diversos atributos químicos do solo de interesse agronômico, e também com as frações granulométricas, mostrando-se uma ferramenta de elevado potencial na identificação de regiões com diferentes características dentro de uma mesma área.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior The distinction between chacoal produced with Eucalyptus wood from those produced with native wood is important for the commercialization, control and supervision of charcoal production in Brazil. This work proposes the application of image analysis techniques as a new tool to assist in the separation of Eucalyptus s charcoal compared to those from other species. To conduct the study, we used 18 woody species, six belonging to the genus Eucalyptus and 12 native species in the Zona da Mata Mineira. For each species were generated 50 images of the cross section of charred wood, totaling 300 images for Eucalyptus and 600 for the native species. From these images were produced 24 images-index, combination of three different resolution (number of pixels) and eight different depths of image (number of bits per pixel). Then, 24 Bayesian classifiers for Gaussian classes were developed using texture features extracted from the images-index by the gray level co-occurrence matrix technique. The classification evaluation was performed according to the cross-validation method leaving one sample outside the training phase. Then, through the matrix of errors, were obtained Overall Accuracy and Kappa indexes that were used to evaluating the classifiers significance through a test Z. All classifiers performed better than a random classification, the 5% level of significance. The 24 classifiers developed hit, on average, 98.45% of the images tested. The use of digital image analysis, therefore, allowed to distinguish satisfactorily the chacoal produced from Eucalyptus s wood from those produced with mixed native species. A distinção entre carvões produzidos com madeira de eucalipto daqueles produzidos com madeira de espécies nativas é importante para a comercialização, controle e fiscalização da produção de carvão vegetal no Brasil. Este trabalho propõe a aplicação de técnicas de análise de imagens como uma nova ferramenta para auxiliar na separação do carvão de eucalipto em relação àqueles provenientes de outras espécies. Para a realização do trabalho, 18 espécies lenhosas, 6 pertencentes ao gênero Eucalyptus e 12 espécies nativas da Zona da Mata Mineira, foram estudadas. Para cada espécie foram geradas 50 imagens da seção transversal do lenho carbonizado, totalizando 300 imagens para o gênero Eucalyptus e 600 para as espécies nativas. A partir destas imagens foram produzidas 24 imagens-índice, combinação de três diferentes resoluções (número de pixels) e oito diferentes profundidades de imagem (número de bits por pixel). Em seguida, 24 classificadores bayesianos para classes gaussianas foram desenvolvidos utilizando-se características de texturas extraídas das imagens-índice por meio da técnica da matriz de coocorrência de níveis de cinza. A avaliação da classificação foi realizada segundo o método da validação cruzada deixando um vetor de características de fora da fase de treinamento. Em seguida, por meio da matriz de erros, foram obtidos os índices de Exatidão Global e Kappa que foram utilizados para avaliar a significância dos classificadores por meio de um Teste Z. Concluiu-se que os classificadores apresentaram desempenho melhor que uma classificação ao acaso, ao nível de 5% de significância. Verificou-se que os 24 classificadores desenvolvidos acertaram, em média, 98,45% das imagens testadas. A utilização da análise de imagens digitais, portanto, permitiu distinguir satisfatoriamente o carvão produzido com madeira de eucalipto daqueles produzidos com madeiras de espécies nativas.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior The establishment of adequate environmental conditions for poultry and other bird growing activity requires the study of thermal comfort levels. These studies need to consider the birds performance and welfare before the thermal conditions imposed by the growth environment, by means of evaluating the productive performance as well as their physiologic response. Besides the characterization of the above parameters, visual information can be used in order to facilitate the diagnoses of problems caused by inadequate condition of the growth environment. Therefore, artificial vision system have been taking place in the realm of animal behavior, since that by means of image processing techniques one can identify an object and extract measurements as well as monitor its positioning within an image. Thus, the general objective of this research was to develop methods to characterize the general behavior of the birds based on image processing techniques, as well as evaluate the temperature range that would represent the most comfortable environment for meat quails according to different ages. This research was accomplished in the facility of the Núcleo de Pesquisa em Ambiência e Engenharia de Sistemas Agroindustriais (AMBIAGRO), under the constructions and environmental research field of the Department of Agricultural Engineering at the Federal University of Viçosa, Viçosa-MG. The findings were presented, throughout this dissertation, in three distinct articles: Article I - Determination of thermal comfort condition and feeding behavior evaluation of European meat quail based on digital image analyses; Article II - Method for meat quail body mass determination based on digital image analysis; Article III - Development of a feed conversion index based on the presence frequency at the feeder and body mass of European meat quail using digital image analysis. Based on the results obtained through the survey, it was observed that the increase of the air temperature and the rate of globe temperature and humidity caused a reduction in feed intake observed much less frequently by the feeder, mean decrease of 19, 8% of usage time of the feeder, as the data obtained in the measurement of food intake, reduction of 23.8 g feed consumed. The ranges of air temperature and globe temperature index and humidity that represent state of thermal comfort for meat quails, aged 21 to 35 days, range between 25.7 º C and 30.9 º C and 74 6 and 80.4, respectively. The empirical model for determining the body weight of quail according to the number of pixels in the images and to estimate the empirical model feed as a function of frequency of use of the feeder body mass and estimated via digital image analysis showed are adequate for the purposes proposed. The estimated body mass values ranged from 119.4 to 237.6 g. O estabelecimento de condições ambientais adequadas para avicultura requer estudos de conforto térmico, os estudos a serem realizados precisam avaliar o desempenho e bem estar das aves frente às condições climáticas impostas, avaliando, por exemplo, o seu desempenho produtivo e suas respostas fisiológicas. Paralelamente à caracterização destes parâmetros, pode-se utilizar informações visuais, as quais podem facilitar o diagnóstico de problemas decorrentes de condições ambientais desfavoráveis aos animais. Assim, o uso de imagens digitais vem se destacado na avaliação do comportamento animal, já que o sistema de visão artificial apresenta como possibilidade a efetuação de medições exatas, baseadas na contagem dos pixels da imagem. Neste sentido, este trabalho teve por objetivo geral desenvolver metodologias que identificassem o comportamento geral das aves, utilizando análise digital de imagens, da mesma forma, avaliar quais seriam as faixas de temperatura que representariam as condições reais de conforto para as codornas de corte, segundo suas diferentes idades. O trabalho foi conduzido em cinco câmeras climáticas localizadas na área experimental do Núcleo de Pesquisa em Ambiência e Engenharia de Sistemas Agroindustriais (AMBIAGRO), pertencente ao setor de Construções Rurais e Ambiência do Departamento de Engenharia Agrícola, da Universidade Federal de Viçosa, Viçosa MG. Os resultados obtidos foram apresentados em três artigos: Artigo I Determinação de condições de conforto térmico e avaliação do comportamento alimentar de codornas europeias de corte com utilização de análise digital de imagens; Artigo II - Metodologia para determinação da massa corporal de codornas europeias de corte por meio de análise de imagens digitais; Artigo III - Metodologia para determinação da conversão alimentar, baseada na frequência ao comedouro e na massa corporal estimada de codornas europeias de corte, usando análise de imagens digital. Com base nos resultados encontrados por meio da pesquisa realizada, observou-se que o aumento da temperatura do ar e do índice de temperatura de globo e umidade provocou redução no consumo de ração, observado tanto pela menor frequência ao comedouro, decréscimo médio de 19,8% no tempo de uso do comedouro, quanto pelos dados obtidos na mensuração do consumo de ração, redução de 23,8 g de ração consumida. As faixas de temperatura do ar e do índice de temperatura de globo e umidade que representam situação de conforto térmico para codornas de corte, com idade de 21 a 35 dias, situam-se entre 25,7 ºC e 30,9 ºC e 74,6 e 80,4, respectivamente. O modelo empírico para determinação da massa corporal de codornas em função do número de pixels nas imagens e, o modelo empírico para estimar a conversão alimentar, em função da frequência de uso do comedouro e da massa corporal estimada, via análise de imagens digitais mostraram-se adequados para as finalidades propostas. Os valores de massa corporal estimada variaram entre 119,4 a 237,6 g.

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais The coffee crop has significant importance in Brazilian agriculture; and Brazil is the world's largest producer. Among all the field operations involved, the harvest is one of the most complex and costly to realize. The mechanization of the harvest is essential for the maintenance and sustainability of the coffee activity, since the costs involved with manpower are reduced and the time spent for the operation is minimized. Moreover the use of mechanical harvesting can reduce loss of quality because the operation can be performed when the fruits reach the ripeness stage those results in the best quality. The experimental determination of mechanical properties of the coffee fruit-stem system together the mathematical modeling and simulation is important for the development and improvement of harvesting devices. Understanding the system response subjected to vibration, assists in defining parameters that allow the selective detachment of the coffee fruits. The selective detachment of the coffee fruits contributes positively to the quality of the final beverage. The objective of this study was to determine the modal parameters including damping, natural frequency and stiffness, and transmissibility of vibration properties of the coffee fruit-stem system through high-speed digital video. Additionally, by means of computer simulation, the dynamics of the fruit-stem system subjected to forced vibration was analyzed. The modal parameters were determined by the logarithmic decrement for the season of 2010 and 2011. The transmissibility of vibration between an electromagnetic shaker and the coffee fruit-stem system in the direction and transversely to the displacement input was studied in two different experiments. The first experiment was performed using vibration frequencies in the range of commercial harvest devices. Frequencies between 13.33 and 26.67 Hz and amplitude of 5 to 15 mm were used. The second experiment was performed using higher frequencies and small amplitudes of 35 to 55 Hz and 3.5 to 6.5 mm, respectively. The resulting displacement of the coffee fruit was obtained by means of high-speed digital video and techniques of image processing. It was used a background image to provide information necessary to obtain the displacements of the coffee fruit-stem system in metric coordinates. The displacements obtained from the vibration transmissibility tests were used to validate the simulations performed. For the 2010 harvesting season, for ripe and green fruits, respectively, the natural frequencies of coffee fruit-stem system were 15.74 and 13.97 Hz; the damping coefficient was 0.053 and 0.032 N s m-1 and the stiffness was 14.40 and 8.32 N m-1. For the 2011 harvesting season, the natural frequencies of coffee fruit-stem system were 11.62 and 13.29 Hz; the damping coefficient was 0.029 and 0.0253 N s m-1 and the stiffness was 8.61 and 7.09 N m-1. The highest transmissibility of vibration in the coffee fruit-stem system was observed for bands near the frequency of 20 Hz for both ripeness stages. By means of simulations, utilizing this frequency as input, the larger efforts resulting in coffee fruit-stem system, were estimated for both ripeness stages. It was possible to determine the displacements resulting from the coffee fruit-stem system by means of high speed videos submitted to harmonic excitation with appropriateness. The obtained result showed that the coffee harvesting selectivity, using the range of the first natural frequency, seems to be is a difficult task because the difference between the modal parameters, transmissibility and efforts for the green and red ripeness stages are small. A cultura do café tem importância expressiva na agricultura brasileira, sendo o Brasil o maior produtor mundial. Dentre todas as operações de campo envolvidas na cadeia produtiva, a colheita é uma das mais complexas e onerosas de ser realizada. A mecanização da colheita está sendo imprescindível para a manutenção da atividade cafeeira, uma vez que os custos envolvidos com mão-de-obra reduzem expressivamente, o tempo dispendido para a operação é minimizado e ainda evitam-se perdas de qualidade devido à retirada tardia dos frutos do campo. A determinação experimental de propriedades mecânicas do sistema fruto-pedúnculo do café, em conjunto à modelagem matemática e à simulação, é importante para a concepção e melhoria de dispositivos de colheita. Entender a resposta do sistema, submetido à vibração, auxilia na definição de parâmetros que propiciam a derriça seletiva dos frutos do café. A derriça seletiva dos frutos do café contribui positivamente para a qualidade final da bebida. Objetivou-se com o presente trabalho determinar os parâmetros modais incluindo amortecimento, frequência natural e rigidez; e a transmissibilidade de vibração do sistema fruto-pedúnculo do café por meio de vídeos digitais de alta velocidade. Adicionalmente, por meio de modelagem matemática, objetivou-se também estudar a dinâmica do sistema submetido à vibração forçada. Os parâmetros modais foram determinados pelo método do decremento logarítmico, para as safras de 2010 e 2011. A transmissibilidade de vibração entre um vibrador eletromagnético e o sistema fruto-pedúnculo do café, na direção e transversalmente ao deslocamento de entrada, foi estudada em dois experimentos distintos. O primeiro na faixa dos dispositivos comerciais de colheita, em frequências entre 13,33 e 26,67 Hz e amplitudes de 5 a 15 mm; e o segundo trabalhando com frequências mais elevadas e amplitudes reduzidas, 35 a 55 Hz e 3,5 a 6,5 mm. O deslocamento resultante do fruto de café foi obtido por meio de vídeos digitais de alta velocidade e técnicas de processamento de imagens. Foi utilizado um fundo de imagem para prover informações necessárias para obtenção dos deslocamentos do sistema fruto-pedúnculo do café em coordenadas métricas. Os deslocamentos obtidos nos testes de transmissibilidade de vibração foram utilizados para validação das simulações realizadas. Para a safra de 2010, para os frutos cereja e verde, respectivamente, as frequências naturais do sistema fruto-pedúnculo do café foram 15,74 e 13,97 Hz; o coeficiente de amortecimento foi de 0,053 e 0,032 N s m-1 e a rigidez foi de 14,40 e 8,32 N m-1. Para a safra de 2011, as frequências naturais do sistema fruto-pedúnculo do café foram 11,62 e 13,29 Hz; o coeficiente de amortecimento foi de 0,029 e 0,0253 N s m-1 e a rigidez equivalente foi de 8,61 e 7,09 N m-1. A maior transmissibilidade de vibração no sistema fruto-pedúnculo do café foi observada para faixas próximas a frequência de 20 Hz para ambos os estádios de maturação. Utilizando as simulações, também para essa frequência, foram estimados os maiores esforços resultantes no sistema fruto-pedúnculo do café, para ambos os estádios de maturação. Foi possível a determinação dos deslocamentos resultantes do sistema fruto-pedúnculo do café por meio de vídeos de alta velocidade submetido à excitação harmônica com adequabilidade. Os resultados mostraram que a obtenção de elevados índices de seletividade no processo de derriça, utilizando a faixa para a primeira frequência natural, parece difícil de ser alcançada visto que a diferença entre os parâmetros modais, transmissibilidade de vibração e esforços, para os estádios de maturação verde e cereja, é reduzida.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico The macaúba [Acrocomia aculeata (Jacq.) Lodd. Ex Mart.] is a rustic oilseed, with high productivity and multiple potential, which is strongly demanded in the food, cosmetic, and especially the energy industries, due of its suitability for biodiesel production. However, despite the enormous potential, the exploitation of macaw palm still boils down to foraging. Studies aiming at their sustainable use and the resulting domestication of the species are ignorant, because of the lack of practical and efficient methods to support breeding programs on genotypes selections. The main objective of this study was to develop and propose methods to estimate the oil content and volume of the mesocarp in macaw palm fruit using optical characteristics. For methodologies evaluation two assays were carried out. In the first, 420 samples were used to develop calibration model to predict oil content of mesocarp using visible and near infrared spectrometry. The soxhlet method was used as reference. In the second, consisted of 20 samples, were developed imaging algorithms to estimate the mesocarp volume, and as a reference was used water displacement method. In the first assay the developed model showed consistent results in the calibration and validation sets, and it s potentially feasible for preliminary selections and characterization of genotypes intended macaw palm improvement. In the second, were developed two algorithms, one considering each fruit as sphere and another one using ellipsoid approximation. The results show that the algorithms can be used in the pre and post-harvest sector and to make genotypes selection in macaw palm breeding programs. A macaúba [Acrocomia aculeata (Jacq.) Lodd. Ex Mart.] é uma oleaginosa rústica, de alta produtividade e múltiplas potencialidades, com grande demanda nas indústrias alimentícia, cosmética e, principalmente, a energética, em função da adequação para produção do biodiesel. Contudo, apesar do enorme potencial, a exploração da macaúba ainda resume-se ao extrativismo. Os estudos visando a sua domesticação e o consequente uso sustentável da espécie são insipientes, em função da falta de métodos práticos e eficientes que possam subsidiar os programas de melhoramento na seleção de genótipos de interesse. Assim, o objetivo deste trabalho foi desenvolver e propor métodos para estimar o teor de óleo e volume do mesocarpo no fruto da macaúba utilizando características ópticas. Para avaliação das metodologias foram conduzidos dois ensaios. No primeiro foram utilizadas 420 amostras para desenvolver um modelo de predição do teor de óleo do mesocarpo usando a espectrometria do visível e infravermelho próximo. Como referência foi usado o método soxhlet. No segundo, composto por 20 amostras, foram desenvolvidos algoritmos do processamento de imagens digitais para estimar o volume do mesocarpo, e como referência empregou-se o método do deslocamento da coluna da água. No primeiro ensaio, o modelo desenvolvido apresentou resultados consistentes na calibração e validação, sendo potencialmente viável para a caracterização e pré-seleção de genótipos visando o melhoramento da macaúba. No segundo ensaio, foram desenvolvidos dois algoritmos, um considerando cada fruto como uma esfera e outro por aproximação a um elipsóide. Os resultados permitem concluir que os algoritmos podem ser usados nas áreas da pré e pós-colheita e na seleção de genótipos em programas do melhoramento da macaúba.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico The soils show spatial and temporal variability of nutrients. Thus, for avoiding damage to the environment, nutrient leaching losses and decrease production costs, it is necessary to investigate ways to prescribe the correct nitrogen rate. The aim of this work was to adjust a methodology for application of nitrogen fertilizer on Brachiaria decumbens pasture using variable rates based on the nitrogen sufficiency index (NSI). The treatments were a control plot (without N application), a reference plot (fixed N rate of 150 kg ha-1) and three treatments with variable N rates. The first application of fertilizer in the variable rate plots was 75 kg ha-1 and the following applications, when required, were equivalent to 25 % of the first rate, 37.5 kg ha-1.The experiment was conducted in a randomized block design, with five treatments and five replications. Spectral variables used were the reading obtained with a portable chlorophyll meter (SPAD 502) and vegetation indices calculated from the leaf spectral data acquired using the ASD Field spectrometer, FR SpecPro. The measurements were performed when the mean height of the reference plot plant was 14 and 18 cm. It was used the VARIRedEdge (Visible Atmospherically Resistant Index) and the ratio between the MCARI (Modified Chlorophyll Absorption Ratio Index) and OSAVI (Optimized Soil-Adjusted Vegetation Index). The plot plants were harvested the mean height of the reference plot plants was 25 cm for dry matter determination. The methodology for nitrogen variable rate application was more efficient than fixed rate application and, for leaf measurement, the portable chlorophyll meter proved to be the most suitable for N recommendation in Brachiaria decumbens grass. O solo apresenta variabilidade espaço-temporal de nutrientes, dessa maneira, para evitar anos ao meio ambiente, perdas por lixiviação e diminuir custos de produção é necessário estudo para que se possa prever a necessidade de aplicação adequada e eficaz do adubo nitrogenado. Assim, objetivou-se com esse trabalho ajustar metodologia de aplicação de adubo nitrogenado com doses variadas de N em Brachiaria decumbens com base em índice de suficiência de nitrogênio (NSI). Os tratamentos constituíram de uma parcela testemunha (sem aplicação de N), parcela de referência (dose única de 150 kg ha-1 de N) e três diferentes técnicas para aplicação de N a dose variada. A primeira aplicação de adubo nas parcelas com doses variadas foi equivalente a 75 kg ha-1 e as aplicações seguintes, quando necessária, equivalentes a 25% da dose inicial aplicada na parcela de referência, ou seja, 37,5 kg ha-1. O experimento foi conduzido em blocos casualizados, com cinco repetições. As variáveis espectrais utilizadas foram leitura obtid com um clorofilômetro portátil (SPAD 502) e índices de vegetação calculados a partir de dados da resposta espectral da cultura obtidos com espectrorradiômetro ASD Field Spec Pro espectrômetro FR com adaptador para medidas de contato com a folha. As medidas espectrais foram realizadas quando as plantas da parcela de referência atingiram 14 e 18 cm de altura. Os índices utilizados foram o VARIRedEdge (índice de vegetação resistente à atmosfera)e a razão entre os índices de vegetação MCARI (índice da absorção da clorofila modificado) e OSAVI (índice de vegetação ajustado para o solo otimizado). Aos 25 cm de altura da Brachiaria decumbens na parcela de referência foi realizado colheita das plantas em todas as parcelas para a determinação da massa seca produzida. Verificou-se que a metodologia para aplicação de N com doses variadas com base em variáveis espectrais é mais eficiente que a aplicação em dosagem única e, para leituras pontuais, o clorofilômetro portátil se mostrou o mais indicado para recomendação da ubação nitrogenada em pastagens de Brachiaria decumbens.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Mathematical modeling has been used often to predict the performance of agricultural machinery. It is possible through models to simulate the performance of tractors and determine the best conditions of use, reducing cost and increasing productivity. The objective of this study was to verify and validate a mathematical model to determine the traction capacity of a tractor in different soil conditions and load on the drawbar. Fiel tests were performed using a tractor with front wheel assist (TDA), equipped with bias tires on different surfaces. The tractor was instrumented to obtain experimental data, such as: travel reduction rate of the front and rear wheels, travel speed of the tractor and engine speed. These data were compared with those simulated by the implemented model to evaluate the consistency and compatibility between them. The results showed that the model simulates satisfactorily traction capacity of the tractor. For all tests the correlation between simulated and observed values was above 94%, the relative deviation of the 49% of the tests was below 10%. These results indicate that the simulation model can be used as a tool to predict the performance of agricultural tractor, helping farmers and manufacturers to find the best working conditions of a tractor. A modelagem matemática tem sido utilizada com grande frequência para prever o desempenho de máquinas agrícolas. É possível, através destes modelos, desenvolver programas computacionais capazes de simular o desempenho de tratores e assim determinar as melhores condições de uso, com menor custo e maior produtividade. O objetivo deste trabalho foi verificar e validar um modelo matemático e computacional desenvolvido para determinar a capacidade de tração de um trator agrícola, em diferentes condições de solo e de carga na barra de tração. Para efetivação dos experimentos de campo, utilizou-se um trator com tração dianteira auxiliar (TDA), equipado com pneus diagonais em diferentes tipos de superfícies. O trator foi instrumentado para obtenção de dados experimentais, tais como: razão de redução de percurso das rodas dianteiras e traseiras, velocidade de deslocamento do trator e rotação do motor. Estes dados foram comparados com os simulados pelo programa objetivando avaliar a coerência e compatibilidade entre eles. Os resultados mostraram que o programa se aplica de maneira satisfatória na determinação da capacidade de tração do trator. Para todos os testes realizados, o índice de correlação entre os valores simulados e observados ficou acima de 94%, e o desvio relativo para 49% dos testes ficou abaixo de 10%. Estes resultados indicam que o programa de simulação pode ser usado como ferramenta para prever o desempenho de trator agrícola, orientando agricultores e fabricantes quanto às condições para melhor desempenho.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico This study was conducted with the aim of using remote sensing techniques to detect fungal diseases of common bean: white mold and angular leaf spot. Four experiments were conducted with different doses of fungicides to favor the occurrence of different levels of disease severity. In the four experiments were used a randomized complete block design with different replicates and treatments (fungicides and different doses plus the control). In Experiment 1 and 4 was used the cultivar Madrepérola ; in Experiment 2, the cultivar BRSMG Majestoso ; and in Experiment 3, the Ouro Vermelho cultivar. For measurements of the spectral reflectance factors, it was used a system of dual-fiber, with two spectroradiometers, obtaining data at wavelengths between 400 nm to 850 nm, covering the visible and near infrared bands. Images were acquired of the bean canopy at 3.0 m height on the centerlines of the plot. It was used an imaging system consists of two cameras (one color and one monochrome), they grabbed two images simultaneously of the same scene. In the monochrome camera was attached an optical filter that blocks the visible spectral range for near-infrared (NIR) image acquisition. Thus it was covered the four interested bands: R, G and B with one of the cameras and NIR with the other. In Experiments 2, 3 and 4 digital numeric value images were converted to reflectance values images based on three calibration equations (one for each spectral band of interest: green, red, and near-infrared). It was tested a method for radiometric calibration of the digital numeric values of the images using panels with different gray levels. Estimates of chlorophyll content and leaf area index (LAI) in each plot were measured indirectly by using a portable chlorophyll meter SPAD and a ceptometer, respectively, both measured simultaneously with the reflectance factor acquisition and the images. Graphics were generated with the spectroradiometer values: mean canopy reflectance versus wavelength for each treatment and on each time of data collection, in order to display the spectral progress of disease severity. The values of reflectance factors were used to calculate vegetation indices: NDVI, GNDVI, SAVI, OSAVI, and MCARI1 MCARI2. It was performed a correlation analysis of vegetation indices with disease severity and yield for each date. It also was performed a correlation analysis of SPAD values and LAI with disease severity and yield. The remote sensing techniques can be used for detection of white mold and angular leaf spot in common bean. It was possible to study the spectral behavior of the common bean crop with severity different levels of white mold and angular leaf spot. Assuming a significance level of 10% at 71 DAE, the four experiments found a significant correlation with NDVI and severity of disease. The tested method of radiometric calibration was done, but it was not possible to discriminate between the calibrated and no calibrated image. The results of the correlations between vegetation indices and grain yield are also promising, because in experiments 1 and 2, at 71 DAE, significant correlation was found between the GNDVI and bean yield, and, at 91 DAE, all indices had significant correlation with yield. Este trabalho foi realizado com o objetivo de utilizar técnicas de sensoriamento remoto para detectar as doenças fúngicas do feijoeiro: mofo-branco e mancha-angular. Foram conduzidos quatro experimentos com diferentes doses de fungicidas para propiciar a ocorrência de diferentes níveis de severidade das doenças. Nos quatro experimentos foi utilizado o delineamento em blocos casualisados, com repetições e tratamentos diferentes (diferentes fungicidas e doses diferentes mais a testemunha). No Experimento 1 e 4 foi utilizada a cultivar Madrepérola; no Experimento 2, a cultivar BRSMG Majestoso; e, no Experimento 3, a cultivar Ouro Vermelho. Para as medidas dos fatores de reflectância espectral, foi utilizado um sistema dual-fiber , com dois espectrorradiômetros, obtendo dados nos comprimentos de onda compreendidos entre 400 nm a 850 nm, abrangendo a região do visível e infravermelho próximo. Foram adquiridas imagens do dossel do feijoeiro a uma altura de 3,0 m, sobre as linhas centrais da parcela. Nos Experimentos foi utilizado um sistema de aquisição de imagens composto por duas câmeras (uma colorida e uma monocromática), que capturavam duas imagens, simultaneamente, da mesma cena. Na câmera monocromática foi acoplado um filtro óptico que bloqueava a faixa do espectro visível, sensibilizando o sensor da câmera na faixa do infravermelho próximo (IVP), sendo possível assim, abranger as quatro bandas de interesse: R, G e B com uma das câmeras e IVP com a outra. Nos Experimentos 2, 3 e 4 as imagens foram convertidas em imagens de reflectância baseadas em três equações de calibração (uma para cada banda espectral de interesse: verde, vermelha, e infravermelha próxima). Foi testado um método de calibração dos valores numéricos dos pixels das imagens utilizando painéis com diferentes níveis de cinza. Estimativas do teor de clorofila foliar e do índice de área foliar (IAF) foram obtidas em cada parcela de forma indireta, utilizando-se um medidor portátil de clorofila SPAD e um ceptômetro, respectivamente, ambos mensurados simultaneamente à aquisição de medidas dos fatores de reflectância espectral e às imagens. Foram gerados gráficos com valores do espectrorradiômetro: comprimento de onda versus reflectância média do dossel para cada tratamento e em cada data de coleta de dados, com a finalidade de visualização do comportamento espectral do progresso da severidade das doenças. Com os valores dos fatores de reflectâncias, foram calculados os índices de vegetação: NDVI, GNDVI, SAVI, OSAVI, MCARI1 e MCARI2. Foi realizada uma análise de correlação entre os índices de vegetação, para cada época de coleta de dados, com a severidade de doença e a produtividade do feijoeiro. Também foi realizada uma análise de correlação dos valores de SPAD e o índice de área foliar com a severidade da doença e a produtividade do feijoeiro. Analisando os resultados obtidos é possível concluir que técnicas de sensoriamento remoto podem ser utilizadas para detecção de mofo-branco e mancha-angular no feijoeiro. Foi possível estudar o comportamento espectral da cultura do feijoeiro com diferentes níveis de severidade de mofo-branco e de mancha-angular. Considerando um nível de significância de 10%, aos 71 DAE, nos quatro experimentos foi encontrada correlação significativa com NDVI e a severidade das doenças. O teste de um método de calibração radiométrica foi feito, mas não foi possível uma distinção entre a imagem calibrada e a imagem não calibrada. Os resultados das correlações entre os índices de vegetação e produtividade do feijoeiro também são promissores, pois nos experimentos 1 e 2, aos 71 DAE, foi encontrada correlação significativa entre o GNDVI e a produtividade do feijoeiro e aos 91 DAE, todos os índices obtiveram correlação significativa com a produtividade.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico The value of the coffee is set depending on their quality and this is dependent on the characteristics of where this is produced. The differentiation of coffee through the notion of terroir to determine potential areas for the production of specialty coffees and coffee characterize the type characteristic of these areas, exploring its potential. The study of terroirs is related to the understanding of a small territory, in which different local factors provide different qualities of products. The aim of this study was to characterize and define terroirs production of coffee plantations in the municipality of Araponga - MG, define the influence of climatic variables, soil and topography on the terroirs and quality, and use an artificial vision system for estimating quality of the drink. Data were collected at four farms in the municipality of Araponga - MG, which were chosen considering the significant differences between them, especially in respect of the same altitude. Samples were collected from cherry fruit in each of the plots of each crop, which were used to determine the overall quality of coffee and their sensory characteristics. These fruits were measured the total soluble solids (º Brix) using a portable refractometer, the spectral behavior using a spectroradiometer with artificial lighting and the colorimetric characteristics through images taken with digital cameras. The influence of climate on the terroirs and the quality of coffee was evaluated as a function of relative humidity, temperature, solar radiation and average number of hours of light. The soil of terroirs was characterized based on their physical attributes and textural about their training and material. The coffee quality was evaluated by analyzing their physical and sensory analysis, according to the rules of national and international competitions of the Specialty Coffee Association of America (SCAA). The definition of the terroirs of coffee production was made from the notes of the global coffee farms as well as its peculiar characteristics. The farm's cap stood out over others based on the average overall quality and also the average values of sweetness and flavor of coffee. The Araponga District - MG has more of a terroir of coffee production is characterized by two different extracts of altitude and exercise influence on the natural quality of coffee harvested, making them distinguishable. The coffee quality is dependent on the terroir, and this, in turn, altitude, position and characteristics of the crop microclimate. The overall quality of coffee has significant correlation with the values of R band and reflectance of fruits. ° Brix values showed no significant correlation with the quality of coffee. You can use the values of R band and reflectance in the band of red cherry fruit to the estimation of overall quality of coffee, and feasible to adopt a simplified system for image acquisition. O café é um produto que tem seu valor estipulado em função da sua qualidade e esta é dependente das características do local onde esse é produzido. A diferenciação dos cafés através da noção de terroir permite determinar áreas potenciais para a produção de cafés especiais e caracterizar o tipo de café característico dessas áreas, explorando suas potencialidades. O estudo dos terroirs está relacionado à compreensão de um território comumente pequeno, em que diferentes fatores locais conferem qualidades distintas aos produtos. O objetivo desse trabalho foi caracterizar e delimitar terroirs de produção de café de lavouras no município de Araponga MG, definir a influência de variáveis climáticas, de solo e da topografia sobre os terroirs e a qualidade, e utilizar um sistema de visão artificial para estimar a qualidade da bebida. Os dados foram coletados em quatro lavouras do município de Araponga MG, as quais foram escolhidas considerando as diferenças significativas entre si, principalmente no que diz respeito a altitude das mesmas. Foram coletadas amostras de frutos cereja em cada um dos talhões de cada lavoura, as quais foram utilizadas para determinar a qualidade global do café e suas características sensoriais peculiares. Desses frutos mediram-se o teor de sólidos solúveis (º Brix) com auxílio de um refratômetro portátil, o comportamento espectral utilizando um espectroradiômetro com iluminação artificial e as características colorimétricas através de imagens digitais obtidas com câmeras fotográficas. A influência do clima sobre os terroirs e sobre a qualidade do café foi avaliada em função da umidade relativa do ar, temperatura, radiação solar e número médio de horas de luz. O solo dos terroirs foi caracterizado com base em seus atributos físicos texturais e quanto à sua formação e material de origem. A qualidade do café foi avaliada por meio da análise de suas características físicas e pela análise sensorial, segundo as regras de competições nacionais e internacionais da Associação Americana de Cafés Especiais (SCAA). A definição dos terroirs de produção de café foi feita à partir das notas globais dos cafés das fazendas e também de suas características peculiares. A fazenda do Boné se destacou em relação às demais com base na qualidade global média e também nos valores médios de doçura e sabor dos cafés. O município de Araponga MG possui mais de um terroir de produção de café caracterizado por dois distintos extratos de altitude e que exercem influencia singular sobre a qualidade dos cafés colhidos, tornando-os diferenciáveis. A qualidade do café é dependente do terroir, e este, por sua vez, da altitude, da posição da lavoura e das características microclimáticas. A qualidade global do café apresenta correlação significativa com os valores de Banda R e reflectância dos frutos. Os valores de º Brix não apresentaram correlação significativa com a qualidade do café. É possível utilizar os valores de Banda R e de reflectância na banda do vermelho dos frutos cereja para a estimativa dos valores de qualidade global do café, sendo viável a adoção de um sistema simplificado para aquisição das imagens.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico This study aimed to develop classifiers based on different combination of spectral bands and vegetation indices of original, segmented and reflectance images for nitrogen and chlorophyll contents and yield for discriminating common beans. To define the best time for obtaining the crop spectral characteristics was also aimed by this study.The first phase of work was to evaluate a radiometric calibration system and to study the relationship between vegetation indices and leaf area index.The research was developed with the treatments arranged in a factorial 3 x 4, three N rates applied at planting (0, 20 e 40 kg ha-1) and four N rates applied sidedress(0, 20, 40 e 60 kg ha-1), according to the randomize block design with five replicates, in the Agronomy field of UFV/Florestal, Florestal-MG, from March to June of 2010, considered to be the dry common beans season. It was used a remote sensing platform with a helium balloon and two small-format digital cameras. In addition to the spectral bands alone, it was tested four vegetation indices: simple ratio (RS), red normalized difference (NDVI), green normalized difference (GNDVI) and modified chlorophyll absorption (MCAIR1). The radiometric calibration system was able to correct for variations in the intensities of the pixels caused by changes in lighting conditions. The regression models between the vegetation indices and logarithm of the leaf area index were those which tended to present the best fit to explain the relationship under study. This procedure resulted in higher values for the test F of regression and higher values of coefficients of determination.The classifiers proved to be efficient in the discrimination of leaf nitrogen and chlorophyll contents and yield. The best time to determine leaf N content was at 13 DAE (days after emergence), with Kappa ranging from 0.26 to 0.31. This result was obtained when using two vegetation indices from segmented images, an index related to the canopy structure and another related to chlorophyll. The best time to discriminate chlorophyll content was at 21 DAE, with Kappa of 0.47, when using red and blue bands from original images.The better times to discriminate yield were at 13 and 26 DAE. The best time to discriminate yield was at 13 DAE, with Kappa of 0.22, when using green band from segmented images.The best time to discriminate yield was at 26 DAE, with Kappa of 0.21, when using red and green bands from original images. Objetivou-se desenvolver classificadores com base em diferentes combinações de bandas e índices de vegetação de imagens originais, segmentadas e reflectâncias, para discriminação de teores de nitrogênio e clorofila foliares e produtividade do feijoeiro, definindo a melhor época e as melhores variáveis.A primeira fase deste trabalho consistiu em avaliar um sistema de calibração radiométrica e estudar a relação entre os índices de vegetação e o índice de área foliar. O experimento foi conduzido com os tratamentos arranjados num fatorial 3 x 4, três doses de nitrogêniona semeadura (0, 20 e 40kg ha-1) e quatro doses de nitrogênio em cobertura (0, 20, 40 e 60kg ha-1), com cinco repetições, segundo o delineamento em blocos casualizados, no Setor de Agronomia da Universidade Federal de Viçosa Campus Florestal, em Florestal-MG, no período de março a julho de 2010, safra do feijão da seca.Foi utilizado um sistema de sensoriamento remoto constituído por um balão a gás hélio e duas câmeras digitais de pequeno formato. Além das bandas isoladamente, foram testados quatro índices de vegetação: da razão simples (RS), da diferença normalizada (NDVI), da diferença normalizada utilizando a banda do verde (GNDVI) e o da absorção de clorofila modificado (MCARI1). O sistema de calibração radiométrica foi capaz de corrigir as variações nas intensidades dos pixels causadas pelas mudanças de iluminação do ambiente. Os modelos de regressão dos índices de vegetação em função do logarítmico do índice de área foliar foram os que tenderam apresentar os melhores ajustes para explicar a relação em estudo, ou seja, maiores valores para o teste F da regressão e maiores valores dos coeficientes de determinação.Os classificadores demonstraram serem eficientes na discriminação de teores de nitrogênio e clorofila foliares e produtividade. A melhor época para discriminar teor de nitrogênio foliar foi aos 13 DAE (dias após a emergência). Os melhores classificadores para esta época utilizaram como entrada dois índices em imagens reflectância segmentada, um índice relacionado com a estrutura do dossel e outro relacionado com a clorofila, com Kappa variando entre 0,26 a 0,31. Para discriminar teor de clorofila foliar, a melhor época foi aos 21 DAE. O melhor classificador utilizou como entrada duas imagens originais, uma da banda vermelha e outra da banda azul, com Kappa de 0,47. Para discriminar as classes de produtividade, os classificadores testados no início de desenvolvimento do feijoeiro, ou seja, aos 13 e 26 DAE, foram as mais recomendadas. O melhor classificador aos 13 DAE utilizou como entrada uma banda do verde, em imagem segmentada, com Kappa de 0,22. O melhor classificador aos 26 DAE utilizou a combinação de duas bandas do visível, R e G, em imagens originais, com Kappa de 0,21.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico Precision agriculture seeks the management of fields in order to maximize profit and reduce environmental impacts. For this, one must consider the spatial variability of the attributes that define the yield of agricultural crops. The management considering the variability of soil properties provides improvements in the management of inputs, however, a spatial database for this purpose requires a large number of soil samples. To map the soil attributes using direct samples generally is not the option most cost effective. Indirect samplings are preferable, and the apparent soil electrical conductivity (ECa) is a technique with high acceptance in precision agriculture. The objective of this work is to advance the knowledge about this technique by testing it in a Cerrado condition. Therefore, the sampling conditions, the spatial and temporal variability, and the usefulness these information for precision agriculture were evaluated. The results regarding the sampling condition show that when the soil moisture is higher, the ECa correlated most closely with soil attributes and correlated less with soil moisture and was considered to be the best condition for sampling. The spatial variability of ECa generated four classes when used the fuzzy c-means classifier. However, a method of analysis of soil samples within classes combined them in just two, which were distinct for the attributes most correlated with the ECa and the obtained semivariogram showed low discontinuity at the origin. These attributes were the potential of hydrogen (pH), base saturation (V), potential acidity (H + Al), iron (Fe) and full cation exchange capacity (T). The temporal variability of ECa was analyzed by using the principal component technique. The component that best described the temporal variability of ECw explained 18% of the total variability of the data and presented spatial dependence. This component was correlated with altitude, T and electrical conductivity of saturation extract (CEes). In this study the altitude was considered the attribute that most influenced the temporal variability of the ECa. In this study case, the ECa represented a good information for analysis of spatial variability of physical and chemical attributes of soil. A agricultura de precisão busca o manejo dos campos de forma a maximizar o lucro e reduzir os impactos ambientais. Para tanto, deve-se considerar a variabilidade espacial dos atributos que definem a produtividade das culturas agrícolas. O manejo considerando a variabilidade de propriedades do solo proporciona melhorias no gerenciamento de insumos, entretanto, um banco de dados espacial para essa finalidade necessita de um grande número de amostras de solo. Por esse motivo o mapeamento de atributos do solo por meio de amostras diretas não é a opção com melhor relação custo/benefício. Amostragens indiretas são preferíveis e a condutividade elétrica aparente do solo (CEa) é uma técnica com elevada aceitação em agricultura de precisão. Esse trabalho tem o objetivo de avançar nos conhecimentos a respeito dessa técnica, testando-a em uma condição de Cerrado. Para tanto, foi avaliada as condições de amostragem, a variabilidade espacial, temporal e a utilidade dessas informações para a agricultura de precisão. Os resultados revelam que na condição de amostragem com teor de água no solo mais elevada, a CEa mais se correlaciona com atributos do solo e menos se correlaciona com o teor de água no solo, sendo considerada a melhor condição de amostragem. A variabilidade espacial da CEa gerou quatro classes, quando utilizando o classificador Fuzzy c-means. Entretanto, um método de análise de amostras de solo no interior das classes combinou-as em apenas duas, que foram distintas para os atributos mais correlacionados com a CEa e que apresentaram forte dependência espacial. Esses atributos foram, potencial hidrogeniônico (pH), saturação por bases (V), acidez potencial (H+Al), ferro (Fe) e capacidade total de troca catiônica (T). A variabilidade temporal da CEa foi avaliada por meio da análise de componentes principais. A componente que melhor descreveu a variabilidade temporal da CEa explicou 18 % da variabilidade total dos dados e apresentou dependência espacial. Essa componente correlacionou com a altitude, T e a condutividade elétrica do extrato de saturação (CEes). Nesse estudo, a altitude foi considerada o atributo que mais influenciou a variabilidade temporal da CEa. Para as condições desse trabalho a CEa representou uma boa informação para análise indireta de importantes atributos do solo.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico Significant contributions to improving the quality and the resulting compensation are assigned to the coffee wet processing. This study aimed to determine the yield and quality potential of the coffee picked in stage greencane, when prepared by wet processing. The study was conducted at Unidade de Processamento de Café in the Departamento de Fitotecnia of Universidade Federal de Viçosa. Samples from seven batches of Arabica coffee were used. The samples of code 1, 2, 3, 4 and 5 were extracted from batches picked from Viçosa - MG. Lots 6 and 7 were collected in the municipality of Vargem Alta - ES. All the coffee was submitted to the wet processing, and the fraction of green fruits and green-cane was mechanically separated of the fraction cherry fruits. The grains with parchment were exposed in concrete yard in full sun for a day, for pre-drying. After this time the coffee was transferred to the suspended yard where it remained until moisture around 10.5 to 11%. Then the samples were treated, standardized and classified as defects and sieve to determine the dry weight of 100 grains and the electrical conductivity of the exudate after soaking in 3.5 and 5 hours, beyond the sensory analysis. The experiment was conducted in a randomized design (CRD) with four replications. The treatments were arranged in 7 x 2 factorial (seven batches of coffee and two levels of ripeness: green-cane and cherry). The averages of the plots were grouped by the Scott-Knott test at 5% significance level. As a result grains from cherry fruits of larger size and greater weight of dry matter and fewer defects, improving the yield fraction. After 3.5 hours of soaking was possible to determine with certainty the electrical conductivity of the exudate of the grains. The fraction of green-cane showed the highest conductivity, however, the result was still at low levels. The analysis of the beverage did not detect differences between levels of maturity and was given a satisfactory rating for all treatments. Contribuições significativas para a melhoria da qualidade e consequente remuneração são atribuídas ao preparo do café via úmida. A presente pesquisa teve como objetivo determinar o rendimento e o potencial de qualidade do café colhido no estádio verde-cana, quando preparado por via úmida. O trabalho foi conduzido na Unidade de Processamento de Café do Departamento de Fitotecnia da Universidade Federal de Viçosa. Foram utilizadas amostras provenientes de sete lotes de café arábica. As amostras de código 1, 2, 3, 4 e 5 foram extraídas de lotes colhidos na região de Viçosa-MG. Os lotes 6 e 7 foram colhidos no município de Vargem Alta-ES. Todo o café foi submetido ao preparo via úmida, e a fração de frutos verdes e verde-cana foi separada mecanicamente da fração cereja pelo próprio descascador. Os grãos em pergaminho foram esparramados em terreiro de concreto a pleno sol durante um dia, para pré-secagem. Após este período, o café foi transferido para terreiro suspenso onde permaneceu até atingir umidade em torno de 10,5 a 11%. Em seguida, as amostras foram beneficiadas, padronizadas e classificadas quanto a defeitos e peneira para determinação do peso de matéria seca de 100 grãos e da condutividade elétrica do exsudato após embebição de 3,5 e 5 horas, além da análise sensorial por prova de xícara. O experimento foi montado segundo um esquema fatorial 7x2 (7 lotes de café e dois níveis de maturação: cereja e verde-cana), em DIC com quatro repetições. Os dados foram analisados por meio da análise de variância. As médias foram comparadas pelo teste F e pelo critério de Scott-Knott a 5%. Como resultado, grãos provenientes de frutos cereja apresentaram maior tamanho e maior peso de massa seca e menor quantidade de defeitos, conferindo maior rendimento a esta fração. Após 3,5 horas de embebição, foi possível determinar com segurança a condutividade elétrica do exsudato dos grãos. A fração verde-cana apresentou maior condutividade, no entanto, o resultado situou-se ainda em níveis baixos. A análise sensorial da bebida não detectou diferenças entre os níveis de maturação. Grãos provenientes de frutos verde-cana, classificados como peneira 16 e acima sem defeitos, apresentam qualidade da bebida equivalente ao café cereja, alcançando na análise sensorial por prova de xícara notas finais acima de 75 pontos na escala BSCA.