Índice de curva ótima para implantação de lavouras cafeeiras

dc.contributor.advisor-co1Faria, Rafael de Oliveira
dc.contributor.advisor1Ferraz, Gabriel Araujo e Silva
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0001-6403-2210
dc.contributor.referee1Barros, Murilo Machado de
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0003-0378-4800
dc.contributor.referee2Silva, Flávio Castro da
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0003-1366-9806
dc.creatorSouza, Fernando Henrique de
dc.creator.Latteshttps://lattes.cnpq.br/4680464872327418
dc.creator.orcidhttps://orcid.org/0009-0006-9087-3551
dc.date.accessioned2026-10-14T17:04:10Z
dc.date.issued2026-08-21
dc.descriptionArquivo retido a pedido da autoria, até novembro de 2026.
dc.description.abstractCoffee cultivation is extremely important to the Brazilian agricultural economy, requiring the adoption of techniques that increase productivity and reduce operating costs. The use of highaccuracy elevation data is essential for the efficient planning of mechanized planting rows, particularly in mountainous regions such as southern Minas Gerais, Brazil. This study aimed to develop an Optimal Curve Index (OCI) for designing coffee planting rows by considering mechanization variables, topographic characteristics, and the optimization of the number of transplanted seedlings per hectare. The research involved analyzing mechanized areas, determining optimal curvature and slope parameters, and establishing practices to prevent plant damage caused by machinery traffic during agricultural operations. Technologies for acquiring topographic data were compared, including a LiDAR sensor mounted on a remotely piloted aircraft (DJI Matrice 350 RTK equipped with a Zenmuse L2) and GNSS receivers using RTK correction. LiDAR elevations were processed using the hgeoHNOR2020 geoid model and referenced to the SIRGAS 2000 / UTM Zone 23S coordinate system. The initial analysis indicated that the data were not normally distributed, as confirmed by the Shapiro–Wilk test (p = 2.79 × 10−21 for GNSS and p = 2.97×10−21 for LiDAR). The Wilcoxon test revealed a statistically significant difference between the measurements, with a mean bias of 1.56 m, indicating the need for vertical correction of the GNSS data. The OCI model, validated through Monte Carlo simulations, showed that tractor–implement combinations can negotiate tighter curves, whereas self-propelled harvesting imposes stricter constraints due to the geometry of the harvester. The harvesting-tunnel length adopted in the model was 3.66 m, resulting in an absolute critical radius of 6.61 m. Depending on the local slope, the harvester required minimum safe radii greater than 20 m to operate without mechanical collisions with coffee plant trunks, drastically reducing overall operational suitability in fields with sharp curves. It was concluded that the OCI, which can be supplied with data obtained affordably from sensors already installed on agricultural machinery, is a feasible tool for guiding planting-row design in the field and reducing the need for future physical interventions in coffee plantations
dc.description.acaoclimatica2. Uso sustentável da água e do solo
dc.description.acaoclimatica3. Produção orgânica e sustentável
dc.description.areastematicasdaextensaoMeio ambiente
dc.description.areastematicasdaextensaoTecnologia e produção
dc.description.concentrationEngenharia Agrícola
dc.description.odsODS 2: Fome zero e agricultura sustentável
dc.description.odsODS 9: Indústria, inovação e infraestrutura
dc.description.odsODS 12: Consumo e produção responsáveis
dc.description.researchLineMáquinas e Mecanização Agrícola
dc.description.resumoA cultura do cafeeiro é de extrema importância para a economia agrícola brasileira, exigindo a adoção de técnicas que aumentem a produtividade e reduzam os custos operacionais. O uso de dados altimétricos de alta precisão é fundamental para o planejamento eficiente de linhas de plantio mecanizado, especialmente em regiões montanhosas como o Sul de Minas Gerais. Este trabalho teve como objetivo desenvolver um índice de curva ótima (ICO) para a implantação das ruas de cafeeiros, considerando variáveis de mecanização, características topográficas e a otimização do transplantio por hectare. A pesquisa envolveu a análise de áreas mecanizadas, a determinação de parâmetros ideais de curvatura e declividade e o estabelecimento de práticas para evitar o amassamento das plantas durante as operações agrícolas. Foram comparadas tecnologias de obtenção de dados topográficos, incluindo o sensor LiDAR embarcado em RPA (DJI Matrice 350 RTK com Zenmuse L2) e receptores GNSS com correção RTK. As altitudes LiDAR foram processadas com base no modelo geoidal hgeoHNOR2020 e referenciadas ao sistema SIRGAS 2000 / UTM zona 23S. A análise inicial indicou ausência de distribuição normal nos dados, o que foi confirmado pelo teste de Shapiro-Wilk (p = 2,79×10−21 para GNSS e p = 2,97×10−21 para LiDAR). O teste de Wilcoxon apontou diferença estatisticamente significativa entre as medições, com viés médio de 1,56 m, exigindo correção vertical para o GNSS. O modelo do ICO, validado por meio de simulações de Monte Carlo, evidenciou que as operações com o conjunto trator-implemento toleram curvas mais fechadas, enquanto a colheita autopropelida impõe restrições rígidas devido à geometria da colhedora automotriz, cujo comprimento do túnel de colheita utilizado no modelo é de 3,66 m, estabelecendo um raio crítico absoluto de 6,61 m. Dependendo da declividade local, a colhedora demandou raios mínimos seguros superiores a 20 m para operar sem colisões mecânicas com os troncos, reduzindo drasticamente a aptidão operacional global em talhões com curvas acentuadas. Conclui-se que o ICO, alimentado de forma acessível por sensores do próprio maquinário, atua como ferramenta viável para orientar o traçado das linhas de plantio no campo, mitigando a necessidade de intervenções físicas futuras na lavoura.
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)
dc.description.sponsorshipEmpresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMPRAPA)
dc.description.tipodeimpactoTecnológico
dc.identifier.citationSOUZA, Fernando Henrique de. Índice de curva ótima para implantação de lavouras cafeeiras. 2026. 83 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Agrícola) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2026.
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufla.br/handle/1/61265
dc.language.isopt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Lavras
dc.publisher.collegeEscola de Engenharia (EENG)
dc.publisher.countrybrasil
dc.publisher.initialsUFLA
dc.publisher.programPrograma de Pós-Grduação em Engenharia Agrícola
dc.subjectLiDAR
dc.subjectGNSS agrícola
dc.subjectCultura do café
dc.subjectCurvatura
dc.subjectMecanização agrícola
dc.subjectPlanejamento topográfico
dc.subjectAgricultural GNSS
dc.subjectCoffee cultivation
dc.subjectCurvature
dc.subjectAgricultural mechanization
dc.subjectTopographic planning
dc.subject.cnpqCiências Agrícolas
dc.titleÍndice de curva ótima para implantação de lavouras cafeeiras
dc.title.alternativeThe optimal curve index for coffee plantation implementation
dc.typedissertação

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