虛擬現(xiàn)實(shí)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(shí)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(dāng)代化是以科學(xué)技術(shù)當(dāng)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(shí)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域及實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)當(dāng)代化中將扮演著重要角色[1].將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)中去已經(jīng)成為一個(gè)推動(dòng)農(nóng)業(yè)當(dāng)代化進(jìn)程的必然要求。從我們國(guó)家對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的研究來(lái)看有下面幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)：一是簡(jiǎn)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(jī)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(chǎng)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(xùn)等。因而，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)該用來(lái)為農(nóng)業(yè)服務(wù)，相關(guān)研究人員也應(yīng)以此為契機(jī)，讓虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有更大的用武之地。一、概念解析〔一〕虛擬現(xiàn)實(shí)概述。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)集成了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)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(jì)領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)正在廣泛地應(yīng)用于軍事、醫(yī)學(xué)、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(shí)技術(shù)進(jìn)行虛擬軍事訓(xùn)練，不僅能夠提高的訓(xùn)練質(zhì)量還能夠削減大量的訓(xùn)練費(fèi)用。虛擬現(xiàn)實(shí)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(xué)領(lǐng)域。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要是用于外科手術(shù)、遠(yuǎn)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(xùn)練一般是訓(xùn)練者通過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)觀察或者親身操作來(lái)把握手術(shù)要領(lǐng)，在手術(shù)中難免會(huì)對(duì)操作對(duì)象造成一些不必要的傷害，并且手術(shù)經(jīng)過(guò)是不可逆的。而利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬虛擬手術(shù)訓(xùn)練場(chǎng)景，訓(xùn)練者能夠自主控制手術(shù)進(jìn)度，反復(fù)練習(xí)直到技能熟練。3.在工業(yè)仿真領(lǐng)域。利用虛擬樣機(jī)可代替物理樣機(jī)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)測(cè)試和評(píng)估，縮短開發(fā)周期，降低成本，改良產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量，提高面向客戶與市場(chǎng)需求的能力[3].4.在文物保衛(wèi)領(lǐng)域。將虛實(shí)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(gè)參觀游覽的平臺(tái)，而且對(duì)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(guò)中使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，那么遺址和文物遭到毀壞的幾率就會(huì)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(lái)研制農(nóng)業(yè)機(jī)械外，還能夠利用軟件模擬生物的生長(zhǎng)環(huán)境和生長(zhǎng)經(jīng)過(guò)，通過(guò)傳感器采集生物信息，重構(gòu)生物的生命經(jīng)過(guò)[4~5].6.在教育領(lǐng)域。利用虛擬現(xiàn)實(shí)建立起來(lái)的虛擬實(shí)訓(xùn)基地，能夠提供教學(xué)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(xùn)練，逼真的虛擬環(huán)境使學(xué)生能夠全身心地投入到學(xué)習(xí)環(huán)境中去。〔二〕農(nóng)業(yè)推廣概述。根據(jù)對(duì)諸多文獻(xiàn)的分析，本文中將農(nóng)業(yè)推廣概括為一個(gè)能夠促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展的農(nóng)業(yè)活動(dòng)，它包括將新的科學(xué)技術(shù)和知識(shí)傳遞給需要的人并且應(yīng)用到相應(yīng)的生產(chǎn)活動(dòng)中，互通農(nóng)業(yè)信息。而在這一活動(dòng)中的介入者能夠各取所需，實(shí)現(xiàn)雙贏。從我們國(guó)家當(dāng)前的農(nóng)業(yè)推廣現(xiàn)在狀況來(lái)看，我們國(guó)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(jìn)行。比方農(nóng)業(yè)推廣經(jīng)費(fèi)以及推廣人員的短缺造成部分地區(qū)不能及時(shí)獲得先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和農(nóng)業(yè)知識(shí)，文化程度的差異和溝通不暢的問(wèn)題更讓農(nóng)業(yè)推廣步履維艱。固然虛擬現(xiàn)實(shí)不能牽涉農(nóng)業(yè)推廣的各個(gè)方面，但是在某些方面虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠?yàn)檗r(nóng)業(yè)推廣的問(wèn)題解決提供新的方式方法和途徑。二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用〔一〕虛擬動(dòng)物。虛擬動(dòng)物是利用當(dāng)代技術(shù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)整合重構(gòu)動(dòng)物三維立體構(gòu)造模型，在計(jì)算機(jī)可視化環(huán)境下模擬動(dòng)物在不同營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)下的生長(zhǎng)經(jīng)過(guò)。相較于傳統(tǒng)畜牧醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)的較長(zhǎng)周期，采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的模擬實(shí)驗(yàn)只需要幾分鐘就能夠得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果?！捕程摂M植物。虛擬植物是在計(jì)算機(jī)可視化環(huán)境下其在虛擬環(huán)境中的生長(zhǎng)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(yùn)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(jìn)而找到一種既能對(duì)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(jī)械產(chǎn)品的虛擬設(shè)計(jì)開發(fā)。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立虛擬樣機(jī)，生成逼真的三維虛擬環(huán)境，在虛擬環(huán)境中實(shí)時(shí)觀察虛擬農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并進(jìn)行修改，進(jìn)而提早作出決策與優(yōu)化施行方案。相對(duì)于傳統(tǒng)的農(nóng)機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方式方法，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)計(jì)開發(fā)農(nóng)機(jī)產(chǎn)品不僅極大地提高了設(shè)計(jì)成功率，還在很大的程度上解決了資源浪費(fèi)的問(wèn)題[2].〔四〕農(nóng)業(yè)試驗(yàn)仿真。在農(nóng)業(yè)試驗(yàn)中有時(shí)碰到一些在現(xiàn)實(shí)世界中無(wú)法進(jìn)行的情況，此時(shí)能夠利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立相應(yīng)的虛擬模型進(jìn)行試驗(yàn)，解決了實(shí)驗(yàn)無(wú)法開展的難題，而且還能夠節(jié)約試驗(yàn)成本，縮短實(shí)驗(yàn)周期。〔五〕農(nóng)業(yè)教學(xué)。利用虛擬植物模型建立虛擬農(nóng)科教室，在虛擬教室中，學(xué)生能夠從任意角度觀察作物生長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)經(jīng)過(guò)。三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)推廣的作用〔一〕建立農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可視化。通過(guò)建立集場(chǎng)景三維拍攝、遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)傳輸、遠(yuǎn)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(zhǎng)勢(shì)以及病蟲害問(wèn)題，以便及時(shí)作出應(yīng)對(duì)[7].在河南鶴壁的農(nóng)科院有一個(gè)智能的農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)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(shí)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(wú)余，隨著鏡頭的推進(jìn)，單株植物的生長(zhǎng)狀況清楚明晰可見，害蟲也將無(wú)處藏身。有了這樣的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，農(nóng)戶在家就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)問(wèn)題農(nóng)田的操作，既快速省力，又能夠避免太多的農(nóng)藥對(duì)生態(tài)環(huán)境造成不良影響?！捕撑嘤缕贩N以及品種改進(jìn)。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(shí)驗(yàn)室，使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚩茖W(xué)指導(dǎo)育種試驗(yàn)，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(shí)世界難以進(jìn)行的育種試驗(yàn)?！踩抽_發(fā)虛擬農(nóng)場(chǎng)，寓教于樂(lè)。虛擬農(nóng)場(chǎng)〔VirtualFarm〕是一個(gè)基于虛擬現(xiàn)實(shí)的三維游戲，主要包括四個(gè)模塊：一是作物種植；二是動(dòng)物養(yǎng)殖；三是農(nóng)產(chǎn)品加工；四是農(nóng)機(jī)使用。在游戲中體驗(yàn)者能夠通過(guò)與游戲中的NPC對(duì)話學(xué)習(xí)農(nóng)業(yè)知識(shí)，根據(jù)系統(tǒng)提示對(duì)植物、動(dòng)物進(jìn)行必要的操作，然后將得到的農(nóng)產(chǎn)品加工，進(jìn)行交易，獲得利潤(rùn)。游戲開場(chǎng)后的第一個(gè)場(chǎng)景是游戲提供應(yīng)體驗(yàn)者的住宅公寓,如此圖1所示，通過(guò)操作鍵盤上的方向鍵能夠控制人物的行走。體驗(yàn)者從住宅公寓出發(fā)，向前直走就是農(nóng)場(chǎng)，農(nóng)場(chǎng)中有農(nóng)田，如此圖2所示，在這個(gè)場(chǎng)景中，體驗(yàn)者能夠進(jìn)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(lái)，國(guó)家都對(duì)農(nóng)業(yè)問(wèn)題給予高度重視，不斷強(qiáng)調(diào)農(nóng)技推廣的重要性，但在實(shí)際的工作中，農(nóng)業(yè)推廣技術(shù)員欠缺、經(jīng)費(fèi)不到位等問(wèn)題一直得不到解決。農(nóng)技推廣機(jī)構(gòu)在鄉(xiāng)鎮(zhèn)中無(wú)站無(wú)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(duì)伍已經(jīng)名存實(shí)亡，加上農(nóng)民的文化程度相對(duì)較低，對(duì)于科技推廣的接納度不夠，導(dǎo)致了農(nóng)技推廣工作難以開展。由國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃支持，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所王劍、周國(guó)民研究的虛擬果樹修剪系統(tǒng)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在農(nóng)技推廣中的一個(gè)重要成果。該系統(tǒng)包含大量的果樹修剪知識(shí)，不管用戶使用什么樣的修剪方式方法，系統(tǒng)都會(huì)迅速地反應(yīng)出修剪結(jié)果，用戶能在短時(shí)間內(nèi)看到不同修剪方式方法帶來(lái)的不同效果，對(duì)于農(nóng)民來(lái)講，如此直觀的方式方法更具有講服力。〔五〕建立農(nóng)業(yè)數(shù)字博物館，傳承傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)文化。我們國(guó)家農(nóng)業(yè)歷史悠久，發(fā)展農(nóng)業(yè)不僅僅是科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，更是對(duì)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)文化的傳承?？茖W(xué)普及農(nóng)業(yè)科技知識(shí)，提高全民對(duì)三農(nóng)的認(rèn)識(shí)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(shí)分享、傳播與科學(xué)互動(dòng)體驗(yàn)為一體，將文字、圖像，視頻、動(dòng)畫、虛擬現(xiàn)實(shí)等多媒體進(jìn)行整合，使用戶能夠不受時(shí)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(jìn)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(zhǎng)周期長(zhǎng)、生產(chǎn)經(jīng)過(guò)難以具體表現(xiàn)出以及鮮活農(nóng)產(chǎn)品不易保存運(yùn)輸?shù)膯?wèn)題。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(shì)：一是突破了時(shí)間和空間的限制，通過(guò)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(dòng)廣泛，效率高，開啟全新的營(yíng)銷形式。以甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院的三維數(shù)字展廳為例，為了展示甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院多年的研究成果，甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)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(jìn)的三維技術(shù)，集成了互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，是一個(gè)具有虛擬體驗(yàn)的查詢平臺(tái)。四、結(jié)束語(yǔ)隨著農(nóng)業(yè)當(dāng)代化進(jìn)程的加速，農(nóng)業(yè)的發(fā)展對(duì)農(nóng)業(yè)推廣的要求也越來(lái)越高，有必要研究怎樣將虛擬現(xiàn)實(shí)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(shí)技術(shù)在農(nóng)業(yè)推廣中的作用就具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。同時(shí)由于虛擬現(xiàn)實(shí)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(shí)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(shí)技術(shù)應(yīng)用的技術(shù)問(wèn)題，以便虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)更好地服務(wù)于農(nóng)業(yè)推廣和其它的領(lǐng)域。【以下為參考文獻(xiàn)】[1]楊沛。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，2008,14〔23〕[2]潘峰。虛擬現(xiàn)實(shí)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(xué)，2003[3]熊光楞，李伯虎，柴旭東。虛擬樣機(jī)技術(shù)[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2001,13〔1〕[4]張杜鵑?；跓o(wú)線網(wǎng)的農(nóng)