3.4 绿色农业顺应时代需求

绿色农业，安全农业，一直是备受大家关心的话题。利用虚拟现实技术重现农作物生产过程中的病虫害和治理过程，并计算污染程度等在源头杜绝污染是食品安全监测的有效手段之一。虚拟现实技术的发展无疑为人们的身心健康提供了良好的科学技术。这也要求针对农业的虚拟现实技术需要更科学，更精准。在可持续发展的战略下，力求达到创造最好的农业安全环境。

4 基于Web 3D虚拟现实技术在农业技术推广中的应用方法

把Web 3D虚拟现实技术运用到农业技术的推广中，可以按照产生虚拟环境或模型的方法将其可以分为两大类：基于模型Web3D的虚拟现实技术 (Model—based Technology)和基于图像 (Flash)的Web3D虚拟现实技术 (Imaged—based Technology)。

农业技术推广需要一个平台，目前主要由以下几种技术整合模型实现人机交互、人和虚拟场景的交互，实现技术推广。

4.1 基于模型Web3D的虚拟现实技术

基于模型Web3D的虚拟现实技术主要有：VRML技术、Viewpoint技术、Tumtool技术。这些技术的制作基本流程如下：①制作三维模型。通常使用第三方三维建模软件，如3ds max、Maya等，也可以使用三维扫描仪或者照片建模软件。有的Web3D设计软件自身也提供建模功能，如Adobe Ateosphere。②将三维模型输出为Web3D设计软件能够识别的特定文件格式，Web3D厂商通常为第三方三维建模软件提供特定的输出 （导出）插件。③使用Web3D设计软件输入（导入）三维模型。④使用Web3D设计软件进行三维场景设计和对象编辑，如合并多个模型、添加动画、声

音和网页交互等。⑤将三维场景输出为可在线浏览的文件格式，即Web3D作品。⑥通过特定的浏览器渲染插件来播放Web3D作品，浏览者通过鼠标或键盘操作，可以与Web3D模型或场景互动。

4.2 基于图像 (Flash)的Web3D虚拟现实技术

图像 (Flash)的Web3D虚拟现实技术的实现方法主要是借助辅助软件实现其3D功能。辅助FLASH创建三维模型的软件有很多，比如Animator、Swift3D、SketehFLASH3D，这些辅助软件帮助FLASH创建三维模型的办法是：先在这些软件中建立三维模型，然后导入FLASH中，其本质是三维适量图形，如附图所示。

这些实现方法制作基本流程如下：

（1）导入3D模型到FLASH中，便于Flash编程编写互动程序。

（2）赋予导入FLASH中模型材质贴图：先把材质文件导入到FLASH中，然后分析并切割材质文件。

（3）服务器与客户端数据传送数据：主要包括传输格式和服务器端语言的选择。

（4）摆脱浏览器的束缚，通过编写程序语言，实现其在互联网上的互动。

（5）实现效果：基于FLASH的WEB3D功能在显示器上呈现的效果。

5 结束语

虚拟现实Web3D技术极大地推动国内3D互联网的发展，加快了农业技术的现代化进程，能更有效、更广泛地被农民大众所接受。它可以将有形的实物产品技术三维化，并且放在网上进行虚拟展示，还能嵌入相应音频和视频等多媒体元素，用户可以对虚拟场景中的物品进行实时的交互操作，比起以往的二维平面图象在视觉上更加能够360度全方位的展示一项农业产品及其生产技术。更能够立体地与场景进行互动，让用户体验身临其境上网冲浪的感觉，客户体验也将更加深入和个性化，大大提高了大众学习农业技术的积极性，达到充分利用互联网技术的优势来推广农业生产技术。

虚拟现实技术是一项新的技术，它本身正处在发展之中。虽然虚拟现实技术进入我国的时间较晚，设计供人机交互的模拟程式的软件还不够普及。但随着科学技术的不断发展，虚拟现实技术必将在今后的时间里改变农业领域的面貌。但是，虚拟现实技术的应用必须有科学的方法做指导，要与其他先进技术融会贯通，才能更好地促进中国农业领域事业的发展。

虚拟现实技术定会在农业领域里得到广泛的应用，将为农业科学研究和农业生产发展带来革新的思路和全新的途径[4～7,18～22]。如何结合我国的实际情况，把虚拟现实这一技术用于我国的农业宏观管理和生产实践，促进我国农业现代化建设，值得进一步探索和研究。

附图

中国是一个农业大国，农业在国民经济发展中占有重要的地位。利用虚拟现实技术模拟农业生产技术,可以提高农业生产设备、设施的利用效率；可以提高农业资源的综合利用率；可以对农产品市场和农业生产管理进行模拟；可以有效地进行农业技术教育、培训、科研等等。虚拟现实技术对中国农业信息化发展将产生巨大的影响，极大地促进农业生产、科研和教学活动。随着互联网的出现，以3D图形技术为基础的虚拟现实不是一个新话题，它在图形工作站以至于在PC上的应用早已众所周知。然而在互联网上出现，却给虚拟现实动画技术注入了新的活力，以全新的形象展示在人们面前。互联网代表了未来的新技术，“Web 3D”的出现掀起了中国虚拟现实的高潮，发挥着独特的艺术魅力与作用。农业技术在网上的推广无疑使农民群众能了解更多的农业知识和生产技术，加快农业现代产业化进程。1 Web 3D虚拟现实技术1.1 概念虚拟现实技术是利用计算机生成一种三维模拟环境 （如操作现场、飞机驾驶舱等），通过多种传感设备使用户“投入”到该环境中，实现用户与该环境直接进行自然交互的技术。这项技术的提出最早是由美国VPL公司的Jaron Lanier提出，并于20世纪末传入中国。并具有十分广泛的应用领域[1～7]。虚拟现实技术已广泛运用于军事、工业、医疗、教育、农业等各个领域。Web 3D的技术的展现是通过互联网的3D虚拟现实技术，他将计算机的屏幕作为用户的观察窗口。通过操作者使用外部手控虚拟设备，比如鼠标等设备，对计算机内部的物体进行360。范围的观察，并对其中的物体进行相对应的操作，体验立体效果 特点虚拟现实技术具有多感知性 （Multi-sensory）、存在感 （presence）、交互性 （Interaction）、自主性（Autonomy）四个重要特征，强调了人在虚拟现实技术中的主导作用[8] 多感知性 （Multi-sensory）所谓多感知性就是说除了一般计算机技术所具有的视觉感知外，还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知、甚至应该包括味觉感知、嗅觉感知等。理想的虚拟现实技术应该具有一切人所具有的感知功能。由于相关技术，特别是传感技术的限制，目前虚拟现实技术所具有的感知功能仅限于视觉、听觉、力觉、触觉，运动等几种，无论从感知范围还是从感知的精确程度都无法与人相比拟 存在感 （presence）存在感又称为临场感 （Immersionj），它是指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。理想的模拟环境应该达到使用户难以分辨真假的程度 （如可视场景应随着视点的变化而变化），甚至出现比现实更逼真的照明和音响效果等 交互性 （Interaction）交互性是指用户实时地对虚拟空间的对象进行操作和反馈 （包括实时性）[9]。例如，用户可以用手去直接抓取模拟环境中的物体，这时手有握着东西的感觉，并可以感觉物体的重量 （其实这时手里并没有实物），被抓的物体也立刻随着人的移动而移 自主性 （Autonomy）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，物体会向力的方向移动、或翻倒、或从桌面落到地面等。2 Web3D虚拟现实技术在农业技术上的应用现状2.1 国外应用现状目前虚拟现实技术在农业方面的运用已经在世界上少数几个研究机构开始运用。美国、日本、德国率先将三维可视化的技术运用到农业中。如美国的作物模拟，除了模拟土壤水分变化、作物生长等，还可以模拟发芽日期等发育过程。此外，美国计算机农业获得应用或正在发展的其他技术还有：实时处理与数字化控制、数字图像处理、农用机器人、计算机辅助设计和计算机教学等。日本目前研制开发的模拟系统柑橘黑点病发生模拟模型MELAN1和模型MELAN2已在生产上推广使用；德国Astragon Software开发了农场运营类仿真系统《模拟农场》，在虚拟环境中体验日夜温差转变、气候变化、作物收获等。从农作物收益角度分析病虫危害损失，判断作物不同生长阶段耐害?国内应用现状在我国，1996年11月国家863计划提出了虚拟农业的概念，并将虚拟农业列为863先期启动计划。国家“十五”计划关于“农业信息化重点发展领域”一章中第4条就建议利用现代信息技术建立“国家虚拟农业重点实验室”，开展虚拟农业研究[10～13，18～22]。国内虚拟现实技术在农业中的应用主要在虚拟植物、虚拟动物、农业虚拟仪器三个方面的运用 虚拟植物 (virtualPalntS)虚拟植物 (virtualPalntS)就是应用计算机模拟植物在三维空间中的生长发育，以可视化的方式，反映植物的形态结构规律[14]。虚拟技术可以在几秒钟之内模拟整株甚至整群植物的整个生命周期，不必用很长的时间实地种植作物，节省了时间、人力，也节省了费用。如进行作物虚拟施肥、果树虚拟剪枝、作物虚拟育种的株型分析与选择等。在计算机上实现作物的动态生长过程，可以获得其各参数的动态数据，一改传统农业难于定量化研究的局面，为智能化农作和精细农作等提供了依据。经过近40年的发展，虚拟植物的研究已初具规模，一些建模方法也日渐完善。直到目前，国内外学者在这方面已经取得了很多研究成果。实践证明，虚拟作物模型的建立具有很大的经济、社会和生态效益 虚拟动物虚拟动物是运用现代信息技术，在动物科学的研究现状和计算机科学的最新研究成果的基础上，通过计算机对动物机体不同层次的数据信息的整合。重构动物三维立体结构模型，从而构建动物形态学信息研究数字化平台。通过操作者的调控，“虚拟动物”将能模仿真实动物做出各种反应。这个平台能够准确的描述动物的结构、功能、形态和动物本身内在的联系，实现了对动物器官、组织、系统到整体的精确模拟。这对动物的生存环境、营养需要、遗传资源的固定和选育具有重大的意义 农业虚拟仪器随着科学技术的发展已逐步应用到农业工程自动化领域，对农机系统的设计与开发技术要求越来越高，而且由于工作环境的复杂化，在系统建立之前很难对其做出恰当的评估。以三维虚拟世界为载体，以农业仿真模型为科学计算依据，以任务驱动为特色的虚拟农业仿真平台架构将对于缩短农业作物品种试验周期有重大意义。如农产品表面质量控制系统、分选系统、自动化灌溉系统和自动化秧苗分析系统等。虚拟仪器将传统仪器的3大功能 (即输入数据、分析处理及输出结果)在计算机中部分或全部实现。虚拟仪器开发环境带有大量的设备驱动程序、功能强大的数字处理和分析库。较为典型的是NI（美国一家仪器公司）的LabviEw和Iabwindows/CVI。在发达国家中，虚拟仪器的设计、生产和使用已经十分普遍。3 推广前景分析3.1 有效整合农业生产资源，有利于提高农业生产效率，加快农产品贸易的增长虚拟现实技术依赖于计算机的高速运算和传输。随着科学技术的发展，基于互联网的虚拟现实的发展有着更广阔的发展空间。中国自加入WTO以来，以及海峡两岸、中国-东盟、APCE等区域经济合作的深化，农产品贸易的增长呈现出迅猛的发展趋势。利用Web 3D虚拟现实技术能有效整合农业生产资源，提高生产效率，无疑为中国在世界农业贸易中占有有利地位提供了有效的科学依据 农业虚拟现实的立体空间的交互特性更能满足人们的立体需求互联网时代的飞跃，科技水平的飞速发展，信息技术在农业领域的作用将会越来越大，多媒体远程咨询系统、多媒体远程诊断系统将会更加完善，农民足不出户就能获得各种各样的信息，农业科技者可以随时随地为农民提供服务。特别是随着虚拟农业研究的不断深入，除了传统的平面推广农业技术手段，将会涌现出一批利用虚拟农业技术设计的立体的三维虚拟作物、畜禽鱼等产品，利用各种传感设备，农业科技人员或农户可以在计算机模拟的农业环境中进行虚拟实践，让农业科技人员和农户体会到更立体的学习，让虚拟现实推广落到实处，达到科技兴农的目的。三维虚拟现实技术开发的产品将会成为今后服务“三农”的新产?政府重视，大力发展科学农业事业，满足国内农业需求农业是一个国家国民经济的基础，农业现代化程度是国家现代化水平高低的重要标志之一[15]。我国是一个有13亿农业人口的国家，l/3的农民在文化上尚未脱贫，这已经成为全面建设小康社会、增加农民收人、调整农村产业结构的“瓶颈”。政府大力发展虚拟现实技术在农业中的推广，有利于提高农民的科学文化素质，是实施科教兴农、实现传统农业向现代化农业转变的关键环节，也是广大农民的迫切意愿。对农业推广和农业教学而言，开发虚拟农场可以实现网上种田，使广大农民和学生更快地掌握先进的农田管理技术和农业知识。有利于我国的农业生产特别是粮食生产能够实现持续稳定发展，开创新的局面，满足国内农业的需求 绿色农业顺应时代需求绿色农业，安全农业，一直是备受大家关心的话题。利用虚拟现实技术重现农作物生产过程中的病虫害和治理过程，并计算污染程度等在源头杜绝污染是食品安全监测的有效手段之一。虚拟现实技术的发展无疑为人们的身心健康提供了良好的科学技术。这也要求针对农业的虚拟现实技术需要更科学，更精准。在可持续发展的战略下，力求达到创造最好的农业安全环境。4 基于Web 3D虚拟现实技术在农业技术推广中的应用方法把Web 3D虚拟现实技术运用到农业技术的推广中，可以按照产生虚拟环境或模型的方法将其可以分为两大类：基于模型Web3D的虚拟现实技术 (Model—based Technology)和基于图像 (Flash)的Web3D虚拟现实技术 (Imaged—based Technology)。农业技术推广需要一个平台，目前主要由以下几种技术整合模型实现人机交互、人和虚拟场景的交互，实现技术推广 基于模型Web3D的虚拟现实技术基于模型Web3D的虚拟现实技术主要有：VRML技术、Viewpoint技术、Tumtool技术。这些技术的制作基本流程如下：①制作三维模型。通常使用第三方三维建模软件，如3ds max、Maya等，也可以使用三维扫描仪或者照片建模软件。有的Web3D设计软件自身也提供建模功能，如Adobe Ateosphere。②将三维模型输出为Web3D设计软件能够识别的特定文件格式，Web3D厂商通常为第三方三维建模软件提供特定的输出 （导出）插件。③使用Web3D设计软件输入（导入）三维模型。④使用Web3D设计软件进行三维场景设计和对象编辑，如合并多个模型、添加动画、声音和网页交互等。⑤将三维场景输出为可在线浏览的文件格式，即Web3D作品。⑥通过特定的浏览器渲染插件来播放Web3D作品，浏览者通过鼠标或键盘操作，可以与Web3D模型或场?基于图像 (Flash)的Web3D虚拟现实技术图像 (Flash)的Web3D虚拟现实技术的实现方法主要是借助辅助软件实现其3D功能。辅助FLASH创建三维模型的软件有很多，比如Animator、Swift3D、SketehFLASH3D，这些辅助软件帮助FLASH创建三维模型的办法是：先在这些软件中建立三维模型，然后导入FLASH中，其本质是三维适量图形，如附图所示。这些实现方法制作基本流程如下：（1）导入3D模型到FLASH中，便于Flash编程编写互动程序。（2）赋予导入FLASH中模型材质贴图：先把材质文件导入到FLASH中，然后分析并切割材质文件。（3）服务器与客户端数据传送数据：主要包括传输格式和服务器端语言的选择。（4）摆脱浏览器的束缚，通过编写程序语言，实现其在互联网上的互动。（5）实现效果：基于FLASH的WEB3D功能在显示器上呈现的效果。5 结束语虚拟现实Web3D技术极大地推动国内3D互联网的发展，加快了农业技术的现代化进程，能更有效、更广泛地被农民大众所接受。它可以将有形的实物产品技术三维化，并且放在网上进行虚拟展示，还能嵌入相应音频和视频等多媒体元素，用户可以对虚拟场景中的物品进行实时的交互操作，比起以往的二维平面图象在视觉上更加能够360度全方位的展示一项农业产品及其生产技术。更能够立体地与场景进行互动，让用户体验身临其境上网冲浪的感觉，客户体验也将更加深入和个性化，大大提高了大众学习农业技术的积极性，达到充分利用互联网技术的优势来推广农业生产技术。虚拟现实技术是一项新的技术，它本身正处在发展之中。虽然虚拟现实技术进入我国的时间较晚，设计供人机交互的模拟程式的软件还不够普及。但随着科学技术的不断发展，虚拟现实技术必将在今后的时间里改变农业领域的面貌。但是，虚拟现实技术的应用必须有科学的方法做指导，要与其他先进技术融会贯通，才能更好地促进中国农业领域事业的发展。虚拟现实技术定会在农业领域里得到广泛的应用，将为农业科学研究和农业生产发展带来革新的思路和全新的途径[4～7,18～22]。如何结合我国的实际情况，把虚拟现实这一技术用于我国的农业宏观管理和生产实践，促进我国农业现代化建设，值得进一步探索和研究。附图参考文献[1]汪成为,高文,王行仁.灵境(虚拟现实)技术的理论、实现及应用[M].北京:清华大学出版社,2000.[2]吴恩华,刘学蕙.虚拟现实与真实感图形生成[J].中国图象图形学报,1997,2(4):205-212.[3]朱绍文,项安波.虚拟现实技术及其应用概况[J].计算机应用与软件,1998.15(5):59-63.[4]郑彦妍,周国民.虚拟现实与果树修剪[J].农业网络信息,2004(8):10-12.[5]郭炎,李保国.虚拟植物的研究进展[J].科学通报,2001,(46):273-280.[6]宋有洪,贾文涛.郭众.虚拟作物研究进展[J].计算机与农业,2000,(6):6-8.[7]陈沈斌.孙九林.虚拟农业与虚拟现实:科学数据库潜在的应用领域[EB/DL]. 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文章来源：《农业技术与装备》 网址: http://www.nyjsyzb.cn/qikandaodu/2021/0104/580.html