虛擬現(xiàn)實技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用與推廣,農(nóng)業(yè)推廣論文

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用與推廣,農(nóng)業(yè)推廣論文農(nóng)業(yè)當代化是以科學技術(shù)當代化為基礎(chǔ)的，這就決定了農(nóng)業(yè)信息技術(shù)尤其是多媒體技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域及實現(xiàn)農(nóng)業(yè)當代化中將扮演著重要角色[1].將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)中去已經(jīng)成為一個推動農(nóng)業(yè)當代化進程的必然要求。從我們國家對虛擬現(xiàn)實技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的研究來看有下面幾個方面的優(yōu)勢：一是簡化科研流程，為農(nóng)業(yè)科研的成功提供保障；二是完善農(nóng)業(yè)機械設(shè)備的功能，提高使用效率；三是更合理地利用農(nóng)業(yè)資源；四是模擬農(nóng)產(chǎn)品市場以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理流程；五是輔助農(nóng)業(yè)技術(shù)的培訓等。因而，虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)該用來為農(nóng)業(yè)服務(wù)，相關(guān)研究人員也應(yīng)以此為契機，讓虛擬現(xiàn)實技術(shù)有更大的用武之地。一、概念解析〔一〕虛擬現(xiàn)實概述。虛擬現(xiàn)實技術(shù)集成了計算機圖形學、計算機仿真、人工智能、傳感、顯示、網(wǎng)絡(luò)并行處理等技術(shù)，是一種由計算機生成的高技術(shù)模擬系統(tǒng)[2].除了大家所熟知的游戲和室內(nèi)設(shè)計領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實技術(shù)正在廣泛地應(yīng)用于軍事、醫(yī)學、工業(yè)仿真、文物保衛(wèi)、農(nóng)業(yè)和教育等方面。1.在軍事領(lǐng)域。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行虛擬軍事訓練，不僅能夠提高的訓練質(zhì)量還能夠削減大量的訓練費用。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在軍事武器的研制方面也發(fā)揮著很大的作用。2.在醫(yī)學領(lǐng)域。虛擬現(xiàn)實技術(shù)主要是用于外科手術(shù)、遠程遙控手術(shù)、虛擬超音波影像、藥物合成等方面。傳統(tǒng)的手術(shù)訓練一般是訓練者通過在現(xiàn)場觀察或者親身操作來把握手術(shù)要領(lǐng)，在手術(shù)中難免會對操作對象造成一些不必要的傷害，并且手術(shù)經(jīng)過是不可逆的。而利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)模擬虛擬手術(shù)訓練場景，訓練者能夠自主控制手術(shù)進度，反復練習直到技能熟練。3.在工業(yè)仿真領(lǐng)域。利用虛擬樣機可代替物理樣機對產(chǎn)品進行創(chuàng)新設(shè)計測試和評估，縮短開發(fā)周期，降低成本，改良產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量，提高面向客戶與市場需求的能力[3].4.在文物保衛(wèi)領(lǐng)域。將虛實結(jié)合，開發(fā)網(wǎng)上虛擬文物博物館，這樣不僅給民眾提供了一個參觀游覽的平臺，而且對于文物的保衛(wèi)也起著很大的作用。假如在文物及遺址的挖掘經(jīng)過中使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，那么遺址和文物遭到毀壞的幾率就會降低很多。5.在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。除了利用虛擬制造技術(shù)來研制農(nóng)業(yè)機械外，還能夠利用軟件模擬生物的生長環(huán)境和生長經(jīng)過，通過傳感器采集生物信息，重構(gòu)生物的生命經(jīng)過[4~5].6.在教育領(lǐng)域。利用虛擬現(xiàn)實建立起來的虛擬實訓基地，能夠提供教學技能、體育技能、汽車駕駛技能、應(yīng)急演練等各種職業(yè)技能的訓練，逼真的虛擬環(huán)境使學生能夠全身心地投入到學習環(huán)境中去?！捕侈r(nóng)業(yè)推廣概述。根據(jù)對諸多文獻的分析，本文中將農(nóng)業(yè)推廣概括為一個能夠促進農(nóng)業(yè)發(fā)展的農(nóng)業(yè)活動，它包括將新的科學技術(shù)和知識傳遞給需要的人并且應(yīng)用到相應(yīng)的生產(chǎn)活動中，互通農(nóng)業(yè)信息。而在這一活動中的介入者能夠各取所需，實現(xiàn)雙贏。從我們國家當前的農(nóng)業(yè)推廣現(xiàn)在狀況來看，我們國家的農(nóng)業(yè)推廣服務(wù)體系仍不夠完善，外界的各種障礙使得農(nóng)業(yè)推廣難以順利進行。比方農(nóng)業(yè)推廣經(jīng)費以及推廣人員的短缺造成部分地區(qū)不能及時獲得先進的科學技術(shù)和農(nóng)業(yè)知識，文化程度的差異和溝通不暢的問題更讓農(nóng)業(yè)推廣步履維艱。固然虛擬現(xiàn)實不能牽涉農(nóng)業(yè)推廣的各個方面，但是在某些方面虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠為農(nóng)業(yè)推廣的問題解決提供新的方式方法和途徑。二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用〔一〕虛擬動物。虛擬動物是利用當代技術(shù)，通過計算機整合重構(gòu)動物三維立體構(gòu)造模型，在計算機可視化環(huán)境下模擬動物在不同營養(yǎng)狀態(tài)下的生長經(jīng)過。相較于傳統(tǒng)畜牧醫(yī)學實驗的較長周期，采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)的模擬實驗只需要幾分鐘就能夠得到實驗結(jié)果?！捕程摂M植物。虛擬植物是在計算機可視化環(huán)境下其在虛擬環(huán)境中的生長發(fā)育。利用虛擬植物能夠模擬農(nóng)藥從噴霧器中噴出后的空間運行軌跡，直觀地觀察農(nóng)藥在植物群體中的空間分布與害蟲的位置關(guān)系，進而找到一種既能對付蟲害又不污染環(huán)境的農(nóng)藥噴施方式方法[6].〔三〕農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品的虛擬設(shè)計開發(fā)。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)建立虛擬樣機，生成逼真的三維虛擬環(huán)境，在虛擬環(huán)境中實時觀察虛擬農(nóng)機產(chǎn)品的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動，及時發(fā)現(xiàn)問題并進行修改，進而提早作出決策與優(yōu)化施行方案。相對于傳統(tǒng)的農(nóng)機產(chǎn)品設(shè)計方式方法，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)設(shè)計開發(fā)農(nóng)機產(chǎn)品不僅極大地提高了設(shè)計成功率，還在很大的程度上解決了資源浪費的問題[2].〔四〕農(nóng)業(yè)試驗仿真。在農(nóng)業(yè)試驗中有時碰到一些在現(xiàn)實世界中無法進行的情況，此時能夠利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)建立相應(yīng)的虛擬模型進行試驗，解決了實驗無法開展的難題，而且還能夠節(jié)約試驗成本，縮短實驗周期?！参濉侈r(nóng)業(yè)教學。利用虛擬植物模型建立虛擬農(nóng)科教室，在虛擬教室中，學生能夠從任意角度觀察作物生長的動態(tài)經(jīng)過。三、虛擬現(xiàn)實技術(shù)對農(nóng)業(yè)推廣的作用〔一〕建立農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)庫，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可視化。通過建立集場景三維拍攝、遠程實時傳輸、遠程沉浸式顯示等功能為一體的可視化技術(shù)體系，能夠獲取作物的三維信息，了解作物長勢以及病蟲害問題，以便及時作出應(yīng)對[7].在河南鶴壁的農(nóng)科院有一個智能的農(nóng)業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)以圖像和數(shù)據(jù)的方式直觀地呈現(xiàn)出此時此刻農(nóng)田中的生態(tài)環(huán)境參數(shù)，甚至于植物吸收光的能力和轉(zhuǎn)化光的能力也一覽無余，隨著鏡頭的推進，單株植物的生長狀況清楚明晰可見，害蟲也將無處藏身。有了這樣的監(jiān)測系統(tǒng)，農(nóng)戶在家就能夠?qū)崿F(xiàn)對問題農(nóng)田的操作，既快速省力，又能夠避免太多的農(nóng)藥對生態(tài)環(huán)境造成不良影響?！捕撑嘤缕贩N以及品種改進。為了提高農(nóng)作物產(chǎn)量，需要培育高產(chǎn)的農(nóng)作物新品種。建立虛擬育種系統(tǒng)及虛擬育種實驗室，使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)設(shè)計模擬出農(nóng)作物的不同株型，在虛擬環(huán)境下定量模擬虛擬植物吸收光的能力和光合作用的能力，從中選育出最優(yōu)株型。虛擬育種實驗?zāi)軌蚩茖W指導育種試驗，減少了外界一些不可避免的因素，在一定程度上解決了某些在現(xiàn)實世界難以進行的育種試驗。〔三〕開發(fā)虛擬農(nóng)場，寓教于樂。虛擬農(nóng)場〔VirtualFarm〕是一個基于虛擬現(xiàn)實的三維游戲，主要包括四個模塊：一是作物種植；二是動物養(yǎng)殖；三是農(nóng)產(chǎn)品加工；四是農(nóng)機使用。在游戲中體驗者能夠通過與游戲中的NPC對話學習農(nóng)業(yè)知識，根據(jù)系統(tǒng)提示對植物、動物進行必要的操作，然后將得到的農(nóng)產(chǎn)品加工，進行交易，獲得利潤。游戲開場后的第一個場景是游戲提供應(yīng)體驗者的住宅公寓,如此圖1所示，通過操作鍵盤上的方向鍵能夠控制人物的行走。體驗者從住宅公寓出發(fā)，向前直走就是農(nóng)場，農(nóng)場中有農(nóng)田，如此圖2所示，在這個場景中，體驗者能夠進行開墾、播種、澆水、噴藥、施肥、收割等操作?！菜摹齿o助傳統(tǒng)農(nóng)技推廣。一直以來，國家都對農(nóng)業(yè)問題給予高度重視，不斷強調(diào)農(nóng)技推廣的重要性，但在實際的工作中，農(nóng)業(yè)推廣技術(shù)員欠缺、經(jīng)費不到位等問題一直得不到解決。農(nóng)技推廣機構(gòu)在鄉(xiāng)鎮(zhèn)中無站無址，農(nóng)業(yè)技術(shù)設(shè)備不完善，甚至一些地方的農(nóng)技推廣隊伍已經(jīng)名存實亡，加上農(nóng)民的文化程度相對較低，對于科技推廣的接納度不夠，導致了農(nóng)技推廣工作難以開展。由國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃支持，中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)信息研究所王劍、周國民研究的虛擬果樹修剪系統(tǒng)是虛擬現(xiàn)實技術(shù)在農(nóng)技推廣中的一個重要成果。該系統(tǒng)包含大量的果樹修剪知識，不管用戶使用什么樣的修剪方式方法，系統(tǒng)都會迅速地反應(yīng)出修剪結(jié)果，用戶能在短時間內(nèi)看到不同修剪方式方法帶來的不同效果，對于農(nóng)民來講，如此直觀的方式方法更具有講服力?！参濉辰⑥r(nóng)業(yè)數(shù)字博物館，傳承傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)文化。我們國家農(nóng)業(yè)歷史悠久，發(fā)展農(nóng)業(yè)不僅僅是科學技術(shù)的發(fā)展，更是對傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)文化的傳承?？茖W普及農(nóng)業(yè)科技知識，提高全民對三農(nóng)的認識也應(yīng)該作為農(nóng)業(yè)推廣的主要工作。北京農(nóng)業(yè)數(shù)字博物館集網(wǎng)上展示、知識分享、傳播與科學互動體驗為一體，將文字、圖像，視頻、動畫、虛擬現(xiàn)實等多媒體進行整合，使用戶能夠不受時間空間的限制，任意選擇想要觀看的內(nèi)容?！擦辰⑻摂M農(nóng)業(yè)展廳，促進農(nóng)業(yè)貿(mào)易。建立網(wǎng)上虛擬農(nóng)業(yè)展廳，讓全程全方位展示農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成為可能，解決了因農(nóng)產(chǎn)品生長周期長、生產(chǎn)經(jīng)過難以具體表現(xiàn)出以及鮮活農(nóng)產(chǎn)品不易保存運輸?shù)膯栴}。與傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)展廳相比，虛擬農(nóng)業(yè)展廳有下面優(yōu)勢：一是突破了時間和空間的限制，通過網(wǎng)絡(luò)使得網(wǎng)上虛擬展廳的傳播范圍更廣泛；二是低碳環(huán)保，節(jié)約大量參展成本；三是互動廣泛，效率高，開啟全新的營銷形式。以甘肅省農(nóng)業(yè)科學院的三維數(shù)字展廳為例，為了展示甘肅省農(nóng)業(yè)科學院多年的研究成果，甘肅省農(nóng)業(yè)科學院于2020年建立了3D虛擬科技成果展廳。該虛擬展廳使用最先進的三維技術(shù)，集成了互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，是一個具有虛擬體驗的查詢平臺。四、結(jié)束語隨著農(nóng)業(yè)當代化進程的加速，農(nóng)業(yè)的發(fā)展對農(nóng)業(yè)推廣的要求也越來越高，有必要研究怎樣將虛擬現(xiàn)實技術(shù)更好地應(yīng)用到農(nóng)業(yè)推廣中，因而分析虛擬現(xiàn)實技術(shù)在農(nóng)業(yè)推廣中的作用就具有一定的現(xiàn)實意義。同時由于虛擬現(xiàn)實技術(shù)本身發(fā)展的不完善，在某些方面還不能很好地為農(nóng)業(yè)推廣服務(wù)，比方虛擬環(huán)境與現(xiàn)實環(huán)境還有一定的差距，在信息的收集和處理方面不夠智能，這就需要我們要努力解決阻礙虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用的技術(shù)問題，以便虛擬現(xiàn)實技術(shù)更好地服務(wù)于農(nóng)業(yè)推廣和其它的領(lǐng)域?！疽韵聻閰⒖嘉墨I】[1]楊沛。虛擬現(xiàn)實技術(shù)及其在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用[J].安徽農(nóng)學通報，2008,14〔23〕[2]潘峰。虛擬現(xiàn)實技術(shù)及其在建筑業(yè)中的應(yīng)用研究[D].哈爾濱工業(yè)大學，2003[3]熊光楞，李伯虎，柴旭東。虛擬樣機技術(shù)[J].系統(tǒng)仿真學報，2001,13〔1〕[4]張杜鵑?；跓o線網(wǎng)的農(nóng)