虚拟现实农业

虚拟现实农业1.《农业网络信息》２００７年第１期农业信息化随着信息技术的不断发展和进步，虚拟现实技术正逐步向农业渗透，并展示了良好的发展势头和巨大的应用潜力。本文试图对虚拟现实技术的由来、概念及其应用状况作一概述，以供参考。１虚拟现实技术的由来与概念１９６５年，Ｓｕｔｈｅｒｌａｎｄ首次提出了包括具有交互图形显示、力反馈设备以及声音提示的虚拟现实系统的基本思想［１］；１９６６年，美国ＭＩＴ的林肯实验室正式开始了头盔式显示器的研制工作；１９７０年，出现了第一个功能较齐全的头盔式显示器（ＨＭＤ）系统；上个世纪８０年代初，美国的ＪａｒｏｎＬａｎｉｅｒ正式提出了虚拟现实（ＶｉｒｔｕａｌＲｅａｌｉｔｙ，简称ＶＲ）一词，美国宇航局及美国国防部也组织了一系列有关虚拟现实技术的研究，并取得了显著成果，于是，引起了人们对虚拟现实技术的广泛关注。随着迅速发展的计算机硬件技术与不断改进的计算机软件系统相匹配，使虚拟现实技术更有了广阔的应用领域，而虚拟现实技术在农业领域中的应用，展示了虚拟农业巨大的应用潜能。虚拟现实是指利用计算机技术生成一个逼真的、具有视觉、听觉、触觉等效果的可交互的、动态的世界，人们可以对该虚拟世界中的虚拟实体进行操纵和考察，它是信息科学领域一类新兴的工程技术，是在计算机图形学、计算机仿真技术、人机接口技术、传感技术、多媒体技术和网络通信技术及面向对象技术和智能决策支持系统的基础上，发展起来的一门交叉学科。它作为当今计算机最热门的技术之一，极大地突破了事物表达的传统方法的局限，使过去认为只擅长处理数字化单维信息的计算机发展为能处理适合人的特性的多维信息，使人们可以将想象的环境虚拟实现，并可以在其中以最自然的动作与这种虚拟现实进行交流［２］。虚拟现实具有以下基本特征［３］：一是多感知性，除了一般计算机技术所具有的视觉感知外，虚拟现实技术还有听觉感知、力觉感知、触觉感知，甚至包括味觉感知、嗅觉感知等；二是沉浸感，人在虚拟环境中，可以获得有如身在真实世界中的逼真感觉；三是实时交互性，人在虚拟环境中不只是被动地感受，还可以采取现实生活中习以为常的方式来操纵模拟场景中的物体；四是自主性，自主性是指虚拟环境中物体依据物理定律动作的程度，例如，当受到力的推动时，物体会沿力的方向运动。虚拟现实技术在农业上的应用刘伟明１，朱新颖２（１．台州科技职业学院，浙江台州３１８０２０；２．台州市科技信息研究所，浙江台州３１８０００）摘要：当前虚拟现实技术及其在农业上的研究与应用，得到了不断深化和拓展。本文论述了虚拟农业的由来、概念，以及虚拟现实技术在农业上的应用状况。关键词：虚拟现实；虚拟农业；应用中图分类号：Ｓ１２６文献标识码：Ａ文章编码：１６７２－６２５１（２００７）０１－００４５－０２ＴｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｖｉｒｔｕａｌｒｅａｌｉｔｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｔｏａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅＬＩＵＷｅｉ－ｍｉｎｇ１，ＺＨＵＸｉｎ－ｙｉｎｇ２（１．ＴａｉｚｈｏｕＶｏｃａｔｉｏｎａｌＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔａｉｚｈｏｕ３１８０２０，Ｃｈｉｎａ；２．ＴａｉｚｈｏｕＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔａｉｚｈｏｕ３１８０００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｔｐｒｅｓｅｎｔｔｈｅＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＶｉｒｔｕａｌＲｅａｌｉｔｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｔｏＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅｉｓｂｅｉｎｇｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙｄｅｅｐｅｎｅｄａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｉｓｃｕｓｓｅｄｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｎｄｃｏｎｃｅｐｔｏｆｖｉｒｔｕａｌｒｅａｌｉｔｙａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｔｏａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｖｉｒｔｕａｌｒｅａｌｉｔｙ；Ｖｉｒｔｕａｌａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ；Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ收稿日期：２００６－０９－１３；修回日期：２００６－０９－１５作者简介：刘伟明（１９５９－），男，硕士，研究员，教授，研究方向：作物栽培和农业可持续发展。《农业网络信息》２００７年第１期农业信息化２虚拟现实技术在农业上的应用２．１虚拟植物利用虚拟现实技术模拟植物在三维空间中的生长发育过程。虚拟植物能够精确地反映现实植物的形态结构，极具真实感。利用虚拟植物技术，我们可以在电脑屏幕上设计农作物，然后再进行实际培育或用基因工程技术繁殖出真实的农作物，使农作物新品种具有虚拟植物的理想性状。２．２虚拟动物利用计算机可视化地模拟动物在各种营养物胁迫条件下的生长过程，用户操作计算机不但可以了解动物生长全过程中鲜、干各种物质的积累形状，而且还可以从不同视角了解动物的逼真形态。在计算机支持下，一次模拟实验只需几分钟即可得到实验结果，大大加快了实验的速度，减少了实验的投入，而且可以完成在自然条件下难以得到的实验结果。２．３虚拟立体农业主要是通过对光资源利用的模拟（进而，可模拟地下部对水、肥等的吸收利用状况等），实现对立体农业（间作、套种、混种等）的优化管理。２．４虚拟节水模拟不同作物、不同株型、不同节水型灌溉方式、不同的栽培管理措施，以及模拟自然降水过程对水分的吸收利用状况，来实现水分最大的利用效率。２．５虚拟实验应用计算机建立反映客观规律的虚拟模型，应用虚拟模型进行实验，可以部分地替代在现实世界中难以进行的实验，或者是费时、费力和费钱的实验。２．６虚拟农场在教学、科普教育和农业科技推广领域，可利用虚拟植物模型建立虚拟农场，让学员在计算机上种植虚拟作物，进行虚拟农田管理，直观地观察作物生长过程及最终结果。２．７虚拟果树修剪虚拟果树修剪系统，可以模拟果树具有生长功能，该功能可以模拟真实果树的各种生长状况，并对各种因素的改变作出近似实际的反应。２．８虚拟农业布局利用虚拟农业技术进行模拟，可以实现农业布局规划设计效果的形象化；在观光农业中，可以模拟采摘、销售、观赏、垂钓、游乐等活动，为旅客设计合理路线，让旅游者最大限度地参与、亲自体验。２．９虚拟农业区划模拟粮食生产与多种经济作物合理搭配种植；模拟农、林、牧、副、渔业相结合的农业可持续发展模式。２．１０虚拟城市农业城市农业是充分合理地利用城市空间和优越条件来发展农业的一种探索。利用虚拟农业技术可以模拟环境、生态、科技、生产、观赏为一体的城市农业综合发展模式，便于决策、实施２．１１虚拟农机可以虚拟农机设计、农机制造和农机测试。例如，采用虚拟农业技术，对试验对象的各个指标同时进行数据的测量、实时处理和实时分析，有利于提高测试水平，得出比较精确的结论，为系统的优化设计提供更可靠的依据。２．１２虚拟温室虚拟温室是将数据、材料、模型、物理属性和高级算法整合成的一个研究平台，研究温室对外界环境的反应，将物理学（如温室围护结构的传热和力学属性）和环境学（气候变化和植物生理信息）结合起来，进行预测和预报温室对外界各种变化（气候条件、植物生长和人工干扰）的反应，而且能够观察、显示和打印其结果［４］。３结语虚拟现实技术是一系列高新技术的综合，它本身正处在发展之中。虚拟现实技术在实际中的应用价值已被人们所认识，新技术的引入必将改变各应用领域的面貌。在虚拟现实技术的未来发展中，其发展方向是很明确的［５］：更快、更高质量的图形；更便宜、设计得更完善的输入、输出设备；更快的计算机处理能力。这些方面的改进将会影响到虚拟现实技术在实际应用中的各个方面，包括虚拟境界内的视觉、听觉质量，而且还会影响到虚拟现实技术在各个新领域内的广泛应用。虽然虚拟现实技术在很多领域中的应用已相当成熟，但它仍然处于发展的初级阶段。随着技术的进步，虚拟现实技术将会给农业科技进步作出巨大的推进作用。参考文献［１］彭辉．虚拟现实技术及其在农业中的应用［Ｊ］．农业网络信息，２００４，（５）：１５～１７．［２］靳萍，刘永，欧阳建国．水利系统中虚拟现实技术的发展［Ｊ］．武汉大学学报（工学版），２００１，３４（６）：１０７～１０９．［３］汤全武．虚拟现实技术概述［Ｊ］．宁夏大学学报（自然科学版），２００２，２３（３）：２５８～２６１．［４］滕光辉，周春林．虚拟现实技术在温室中的应用［Ｊ］．农业工程学报，２００３，１９（１）：２５４～２５７．［５］何喜玲，王俊．虚拟现实技术及其在农业中的应用［Ｊ］．中国农机化，２００４，（１）：２２～２４．