农业 | VR+农业,是否是农业的下一个新风潮?

农业 | VR+农业,是否是农业的下一个新风潮?

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科普:VR技术


VR技术也称虚拟现实技术,是利用电脑模拟产生一个三度空间的虚拟世界,提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟,让使用者如同身历其境一般,可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。
 

虚拟现实技术将用在何处?也许令人意向不到的是,VR技术应用于现代农业领域中,也会掀起一阵新风潮。将VR技术与农业相结合,不仅能够加深对动植物生长的了解,同时也能更好的实现农业的增产增值。



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虚拟农业(Virtual agriculture)


虚拟农业是应用虚拟现实技术和可视化技术,在计算机和Internet的支持下,对农业生产、科研、教学(包括农业技术推广等)、加工、销售等各个环节在计算机上的模拟和再现,以实现农业生产的高效益和可持续发展为目的的技术系统。

1、模拟动植物的整个生长周期。传统的农学、畜牧兽医学做一个实验,往往要观察测试动植物的一个生育期。对作物,需1年,对动物,则要多年。而虚拟农业用计算机可视化地模拟动植物在各种水肥、营养胁迫条件下的发展过程,用户操作计算机,不但可以了解动植物生长全过程中各种鲜、干物质积累的性状,还可以从不同视角了解动植物的逼真形态。

在计算机支持下,几秒内就能模拟动植物的整个生长周期,不必用很长时间实地种或养动植物,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,减少了实验的投人,而且还可以完成在自然条件下难以实现的实验研究。

在进行观察分析时,可以获得动植物生长过程中各参数的动态数据,一改传统农业中难于定量化研究的局面,为精确农业提供依据。

2、加深对作物生理的研究和对作物生命的理解。虚拟农业研究可以缩短农业领域重大项目研究的时间,节约经费。可以促进农业领域的基本理论研究,更强调实践检验,反过来推动虚拟农业技术的发展,进而推动农业科研进展。结合现代生物技术,为模型设计、基因型改良等提供指导。

比如,为大幅度提高作物产量,需培育超级作物品种,为获得超级品种需优化作物株型,使人们进一步加深对作物生理的研究和对作物生命的理解。

依据育种新理论,获得超级品种除杂交优势外还需要改进作物株型,可以建立超高产作物品种株型设计的虚拟育种系统,通过计算机设计出不同株型,虚拟其生长,精确地定量化地模拟其光截获能力与光合产量形成能力,优选出理想株型,这样就能为育种指明方向,从而减少盲目性。通过虚拟分析害虫在作物群体三维空间中的藏匿和觅食规律,确定最佳的喷药时间和方式,降低成本、减少环境污染。

利用虚拟植物模拟农药从喷雾器中喷出后的空间运行轨迹,直观地观察农药在植物群体中的空间分布与害虫的位置关系,从而可确定农药的最佳喷施方法。

利用虚拟农业技术,可以非常直观地对农田、森林等复杂的生态系统进行研究,发现传统研究方法和技术手段难以观察到的规律。还可以寻找一种既能对付虫害又不污染环境的方法,例如通过改变农作物形状或叶子形状而使害虫无法藏身或无法觅食,以此途径来减少害虫侵袭。此外,还可以利用虚拟作物来寻找最佳栽培方式。

3、虚拟农业是建立在可视化技术和虚拟现实技术基础上的一种仿真农业。在以虚拟作物为研究基础的农作物生产系统中,虚拟作物主要是采用高效的数据采集系统来监测农业环境因素变化与相应的作物生长发育动态,研究作物形态与环境关系的量化作用规律。虚拟作物系统对于探索作物理想模型、优化生长调控措施、构建植物形态及园林设计和虚拟实验教学等很有应用价值。

利用虚拟作物生长技术,在虚拟农田环境系统中进行虚拟实验,可部分替代在现实世界中难以进行或虽能进行但费时、费力、昂贵的试验。在教学、科普教育和农业科技推广领域,可建立虚拟农场,与其他智能化农业软件系统(如专家系统)联结,使学生或农民在计算机上种植虚拟作物和进行虚拟农田管理,有利于教学和农业科技的推广。

学习者可以从任意角度甚至在作物冠层内漫游,观察作物生长状况的动态过程,还可以通过改变环境条件和栽培措施,直观地观察作物生长过程及最终结果。这种效果是传统方式无法达到的,对文化基础较低的农民特别有利,使他们更易于掌握先进的农田管理技术。


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虚拟植物领域

可以在虚拟环境中体现植物整个生长过程,也可以在短短的几十分钟内收集到大量的植物生长数据,一改传统农业难以量化的特点,为智能化和精细化农业提供依据。


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模拟害虫活动

VR还可以模拟害虫的活动,确定最佳的喷药方式和时间,农户不需要高深的实验技能,只需要借助设备仔细观察,就能得到第一手数据资料。


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VR技术与农业体验

VR技术除了可应用于农业生产外,还具有教育、观光的意义。VR技术使农业教育、观光具有新的内涵。开发虚拟农场可以实现网上种田,可以广大农民和学生更快的掌握先进的农田管理技术和农业知识。佩戴VR眼镜和头盔可以身临其境体验从远古到未来、抑或只是幻想中任意一个农业场景。

身临其境VR主题农庄,360°头部跟踪,让你想去哪里就去哪里,"心之所想,形之所行";利用农场提供的种子,结合你所用眼镜体验看到的视频,制作一幅美丽的田园农场种子画。


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农场养殖

能通过以前的真实信息在一个模拟环境中,实现对动物从器官、组织、系统到整体的精确模拟,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,这对模拟动物生存环境、动物营养需要、遗传资源固和品种选育等具有重大意义。

虚拟现实技术虽在各个领域的应用已先后取得一定成功,但在农业领域尚属于“明天的技术”,仅仅处于探索阶段。 “虚拟农业”的出现,“虚拟植物”、“虚拟农场”、“虚拟果树修剪操作系统”等初步设想和实践探索,让我们看到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。(来源:长三角农业规划网)


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