我國(guó)自50年代計(jì)算機(jī)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)科研開始,到80年代已基本形成了一定規(guī)模的農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)絡(luò),對(duì)農(nóng)業(yè)管理決策和宏觀調(diào)控及農(nóng)業(yè)部門工作,起到了積極作用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的廣泛興起,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的農(nóng)業(yè)應(yīng)用及虛擬農(nóng)業(yè)研究,對(duì)我們這個(gè)擁有18億人口的農(nóng)業(yè)大國(guó)來說,是一項(xiàng)具有巨大深遠(yuǎn)意義的戰(zhàn)略措施,它將對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科研、教學(xué)起到極大的推動(dòng)作用。
在我國(guó),1996年11月國(guó)家863計(jì)劃提出了虛擬農(nóng)業(yè)的概念,并將虛擬農(nóng)業(yè)列為863先期啟動(dòng)計(jì)劃。國(guó)家“十五”計(jì)劃關(guān)于“農(nóng)業(yè)信息化重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域”一章中第4條就建議利用現(xiàn)代信息技術(shù)建立“國(guó)家虛擬農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”開展虛擬農(nóng)業(yè)研究。
對(duì)虛擬農(nóng)業(yè)的研究始于虛擬植物,虛擬植物是應(yīng)用計(jì)算機(jī)模擬三維空間中植物的生長(zhǎng)發(fā)育狀況,其主要特征是以植物個(gè)體為研究中心,以植物形態(tài)結(jié)構(gòu)為研究重點(diǎn),所建立的模型是三維的、可視化的。
VR模型的建立主要有三種方法:***是直接使用編程的方法,第二是使用現(xiàn)有軟件如3D MAX,實(shí)地考察測(cè)量,獲取資料,設(shè)計(jì)參數(shù)形成模型,第三是通過傳感器、攝像機(jī)等采集數(shù)據(jù),然后輸人電腦進(jìn)行整理。
虛擬農(nóng)業(yè)是對(duì)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的革新,是以農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?yàn)閷?duì)象、先進(jìn)技術(shù)為手段、計(jì)算機(jī)為平臺(tái)的一種全新農(nóng)業(yè)研究方法,它可以充分發(fā)揮農(nóng)業(yè)科技人員的智慧和想象力,使農(nóng)業(yè)科學(xué)家可以在虛擬環(huán)境下開展農(nóng)業(yè)研究,從而大大降低實(shí)驗(yàn)成本,縮短實(shí)驗(yàn)周期,提高農(nóng)業(yè)領(lǐng)域研究的效率。
用它可以模擬作物和環(huán)境因子,還可以進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)和教學(xué),且在植物生長(zhǎng)狀況遙感監(jiān)測(cè)、園林設(shè)計(jì)、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理等眾多領(lǐng)域也有重要應(yīng)用,對(duì)提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量、改善品質(zhì)及增加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率,并比較***大地促進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化等方面有廣闊的應(yīng)用前景。
虛擬農(nóng)業(yè)用計(jì)算機(jī)可視化地模擬動(dòng)植物在各種水肥、營(yíng)養(yǎng)脅迫條件下的發(fā)展過程,用戶操作計(jì)算機(jī),不但可以了解動(dòng)植物生長(zhǎng)全過程中各種鮮、干物質(zhì)積累的性狀,還可以從不同視角了解動(dòng)植物的逼真形態(tài)。在計(jì)算機(jī)支持下,幾秒內(nèi)就能模擬動(dòng)植物的整個(gè)生長(zhǎng)周期,不必用很長(zhǎng)時(shí)間實(shí)地種或養(yǎng)動(dòng)植物,一次模擬實(shí)驗(yàn)只需幾分鐘,即可得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果,大大加快了實(shí)驗(yàn)的速度,減少了實(shí)驗(yàn)的投人,而且還可以完成在自然條件下難以實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)研究。
現(xiàn)在,農(nóng)業(yè)自動(dòng)化的水平正在不斷提高,信息技術(shù)正在不斷被計(jì)入到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的過程中。這意味著,咱們慢慢地,也能通過技術(shù)手段來監(jiān)測(cè)田里的情況。但是,監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是抽象的,而如果用VR技術(shù),咱們就可以把數(shù)據(jù)還原成圖像,直觀地反映田里的情況。同時(shí),虛擬顯示技術(shù)意味著咱們可以突破固有的限制,原來咱們看不到的細(xì)節(jié),無法管理的過程,都可以通過VR技術(shù)進(jìn)行直觀地操作管理。
同時(shí),借助VR技術(shù),咱們就能在虛擬的環(huán)境當(dāng)中為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中可能存在的問題制定解決方案。像洪水、干旱、病蟲害這樣的問題,咱們顯然不能在自然環(huán)境當(dāng)眾做實(shí)驗(yàn),所以,VR就可以作為一種高效危機(jī)預(yù)警和尋召解決方式的手段。
除此之外,咱們現(xiàn)在已經(jīng)看到,農(nóng)業(yè)在不斷升級(jí)的過程中,專業(yè)化的成都不斷提高,未來,從事農(nóng)業(yè)的就不再使農(nóng)民,而是產(chǎn)業(yè)工人。這樣一來,很多有志于從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的人可能并不是來自鄉(xiāng)村,上崗之前,就必然需要培訓(xùn)。如果讓他們下地干活,不僅培訓(xùn)周期長(zhǎng),而且各方面成本也會(huì)比較高,要是用VR技術(shù),就可以突破時(shí)間和空間的界限,讓這些新手以比較快的速度獲得所需的各種知識(shí)。
當(dāng)然,就像咱們前面說的,VR真正在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮作用,需要農(nóng)業(yè)自動(dòng)化水平的不斷提高,需要農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化的繼續(xù)推進(jìn)。而VR作為一種人機(jī)交互的比較新入口,只要條件具備,就會(huì)爆發(fā)出巨大的能量,給農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來一系列的變化。
利用虛擬植物模擬農(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,從而可確定農(nóng)藥的比較佳噴施方法。利用虛擬農(nóng)業(yè)技術(shù),可以非常直觀地對(duì)農(nóng)田、森林等復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)研究方法和技術(shù)手段難以觀察到的規(guī)律。
學(xué)習(xí)者可以從任意角度甚至在作物冠層內(nèi)漫游,觀察作物生長(zhǎng)狀況的動(dòng)態(tài)過程,還可以通過改變環(huán)境條件和栽培措施,直觀地觀察作物生長(zhǎng)過程及比較終結(jié)果。這種效果是傳統(tǒng)方式無法達(dá)到的,對(duì)文化基礎(chǔ)較低的農(nóng)民特別有利,使他們更易于掌握先進(jìn)的農(nóng)田管理技術(shù)。由此可見,虛擬農(nóng)業(yè)技術(shù)是一項(xiàng)很有效的技術(shù),具有很好的推廣應(yīng)用前景。
總之,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展及網(wǎng)絡(luò)通信水平的不斷提高,信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的作用將會(huì)更加突出,多媒體遠(yuǎn)程咨詢系統(tǒng)、多媒體遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)將會(huì)更加完善,農(nóng)民可以足不出戶就能獲得各種各樣的信息,農(nóng)業(yè)科技工作者也可以在任何地方為農(nóng)民提供服務(wù),計(jì)算機(jī)技術(shù)將在農(nóng)業(yè)發(fā)展中發(fā)揮越來越重要的作用。
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