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前沿科技:虚拟现实技术在农业领域的应用

发布时间:2017-04-25 15:07:56  作者:本站编辑  来源:本站原创  浏览次数:

随着社会经济的不断发展,虚拟现实( virtualreality,VR) 技术逐渐地渗透进人们的生活中,目前已经在航天、军事、交通、地质地理、设计规划、教育培训和娱乐等诸多方面得到广泛的应用,但在农业领域上的应用研究还较少。

国家农业信息化工程技术研究中心利用虚拟现实技术和数字娱乐形式进行农业景观展示宣传、农业数字科普和农民技能培训作为主要工作内容,在国内率先开展农业视景仿真、数字科普和虚拟体验式培训技术研究和产品开发工作,在国内率先开展农业视景仿真、数字科普和虚拟体验式培训技术研究和产品开发工作。

一、助力农业特色产业发展

面向“互联网+”时代农业特色产业发展信息化服务和农业园区展示宣传的需要,依托领域专家知识,集成应用自主知识产权的农作物、设施环境和农业园区三维形态数字化设计及虚拟互动展现技术,开发现代农业园区建设和特色产业发展历程可视化仿真系统、特色产业发展三维可视互动培训系统和农业园区虚拟展示宣传系统,为特色产业发展和现代农业园区建设中的园区规划、产业设计、科技服务、展示宣传提供先进的信息化手段和展示宣传平台,示范和引领都市型现代农业的发展。以西瓜产业发展为例,如下图所示:

二、新农民职业教育培训

面向“互联网+”农业职业教育的时代潮流,针对我国农业从业人员认知特点,将农业知识、三维可视互动技术、数字娱乐形式和网络等新媒体传播渠道紧密结合,以视觉体验和三维交互作为知识转化方式和技术传播载体,辅助农业技术推广、农业职业教育部门设计开发农业职业教育三维可视互动在线培训系统,通过电视、平板电脑和手机等终端进行高效、快速、便捷传播,创新和丰富了农村科技推广、职业教育和农民培训的手段,效果显著。

(1)新农民动漫培训软件

新农民动漫培训软件遵循“看动画学知识,玩游戏长技能”的设计理念,由动画讲解和技能训练两部分组成,动画讲解部分内容包括作物生物学特性、无公害生产知识、设施环境知识、作物生产技术规程、作物主要病虫害症状及危害等。通过观看动画片,来让农民系统了解和学习相关知识、新技术、新方法,提高农民的科技文化素质。生产技能交互测试则结合动画讲解的讲授,选择关键知识点和技术操作环节,制作交互式2D/3D游戏,来测试农民的学习效果,以趣味性的方式让农民快速准确掌握技术细节。

(2)寒地水稻优质高产标准化生产培训系统

系统由动画讲解教程、实训场地和在线考场3部分组成。按照黑龙江农垦总局七星农场寒地水稻日历化生产流程,围绕旱地壮秧、整地插秧、本田管理和收获储存4个环节讲解,动画时间60分钟。

(3)双语(汉语、哈萨克语)设施黄瓜无公害生产动漫培训教程

围绕着乌鲁木齐市农业技术推广站对设施黄瓜无公害生产技术成果推广和农民培训工作的具体要求,讲解展示乌鲁木齐市设施黄瓜主要生产环节的管理要点、关键技术和操作步骤,传播先进科学理念,提高农民设施黄瓜无公害生产技术水平。

(4)大中型沼气工程安全运行培训系统

依据《沼气集中供气系统工程技术》(北京市新农村建设可再生能源利用技术系列培训教材)及实地调研考察结果,制作大中型沼气工程安全运行演示动画及培训系统。通过3D场景和工作过程的3D演示,展示沼气集中供气系统工程作业全过程及各个环节的工艺流程及科学原理,使沼气工对整个工艺流程有系统整体的视觉体验,普及沼气基础知识。

三、科普互动体验教育

民众科普互动体验教育可以通过VR 3D眼镜,来满足民众对农业产品的认知能力。因此,在北京市农林科学院农业科技示范推广项目的支持下,中心利用自主知识产权的农林植物三维数字化、三维互动展示技术体系开发了基于VR 3D眼镜的“草莓的一天”互动体验系统,一是可以让民众在虚拟的草莓种植园中漫游、观看草莓的形态结构,了解光合作用、同化物运输、品质形成等知识;二是开发了基于磁感枪的“草莓保卫战”互动体验系统,让民众了解草莓植保知识;三是为阳光兴红农业种植园定制了“北京市大兴区阳光兴红农业种植园虚拟互动展示宣传系统”和“有机黄瓜虚拟科普宣传片”,让民众了解园区历史、特色和有机食品等相关知识。

四、农业园区、产品宣传展示

1.农业园虚拟现实创意展示

农业园虚拟现实创意展示是基于三维可视化、视景仿真、数字动画生成,综合集成计算机图形学和虚拟现实技术,实现对农业园区生态景观、特色生产基地、采摘观光基地的辅助设计与虚拟展示,通过设置漫游路线和交互操作,构建农业园区常用模型库,将四季不同的农业生态景观、作物的生长状态、主要农事操作过程、新品种、新技术和新装备的情况等在互联网、触摸展示设备等上“真实”地显示出来,从而为农业园区的景观规划、宣传展示和技术推广等构建了一体化解决方案,提供了先进创新的信息化手段和三维可视互动展示平台,进而提高了农业科技展示的生动性和趣味性。

以浦江市民农园虚拟展示系统为例,它设有欢乐农园行(农园总体介绍和虚拟漫游)、时空漫步(展现城乡互动历程)、乡村大看台(绿色休闲旅游活动虚拟演示)、稻香学堂(科普场馆展示和互动体验)、步行街(特色农产品展示及推介)和乡人香语(多人在线交流互动)等栏目和功能模块,可以不受时间和空间限制的将2400亩的农业园区展示在全国公众面前,通过虚拟体验等方式向世人宣传农业园区的基础设施、绿色休闲旅游活动和特色农产品,为园区的展示宣传提供了信息化的平台手段。在世博会期间及之后,有8万人次访问了该网站,基于其的宣传展示作用,计有7万人次到园区游览体验,对于提高园区的社会知名度和公众认同感发挥了极大的促进作用。

2.农业产品宣传展示

围绕农业科技成果、产品等实物形态、科学原理和实施效果的展示宣传,集成应用自主知识产权的农作物、设施环境和农业园区三维形态数字化设计及虚拟互动展现技术,制作农业园区、新品种、新技术、农资和农业装备的科普宣传片。比如说安徽司尔特集团玉米专用肥科普宣传片、黑龙江农垦建三江寒地水稻全程机械化宣传片、黑龙江农垦红星农场玉米全程机械化宣传片、北京市农林科学院玉米中心京科968品种宣传片、新疆生产建设兵团农六师水利建设宣传片等。

成果所属单位及专家介绍

成果所属单位:

国家农业信息化工程技术研究中心动漫技术部,是国内最早从事虚拟农业理论技术研究的科研团队。针对发展都市型现代农业的需要,部门把利用虚拟现实技术和数字娱乐形式进行农业景观展示宣传、农业数字科普和农民技能培训作为主要工作内容,在国内率先开展农业视景仿真、数字科普和虚拟体验式培训技术研究和产品开发工作。

动漫技术部先后主持和参加22项科研任务,发表学术论文超过100篇,形成了农业数字科普、新农民动漫培训、农业景观虚拟展示宣传3个系列产品,先后开发了百余个虚拟展示和动漫科普培训作品,获得了用户的好评,为提升我国农业科普教育和休闲娱乐能力提供了有力的技术支撑和实用产品。

专家介绍:

郭新宇,现任国家农业信息化工程技术研究中心动漫技术部主任。长期从作物生产系统模拟与决策、作物生长系统数字化可视化技术研究,近几年积极从事面向农业知识传播的数字娱乐技术和农业数字化展示展览技术研究,开发农业数字科普和虚拟体验式培训作品。先后主持和参加国家省部级科研项目22项,发表学术论文122篇,其中SCI/EI收录论文65篇,参加编写专著6部,获得专利授权15项,取得国家版权局软件著作权登记43项,组织策划出版农业数字科普培训科技光盘1张,获得省部级科技奖励3项,2010年获得科技部授予的“世博科技先进个人”称号。2016年受聘为中国科协首席科学传播专家。


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