计算机在农业上的应用第七章虚拟农业43
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新西兰Hort研究所利用虚拟作物技术对几维果 (猕猴桃)品种进行改良研究。
研究小组开发了虚拟几维果树的虚拟现实系统,使 人们可以在计算机显示器上观看几维果树发芽、 生长、抽枝、展叶、开花、结果和果实成长,一整 年的生长周期被缩至不到1分钟的时间。
2020/10/15
湖南农业大学农学院 周美兰
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1、是多感知性 2、是沉浸感 3、是实时交互性 4、是自主性
二、 虚拟农业
2020/10/15
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第七章 虚拟现实技术在农业上的应用
计算机在农业上的应用
一、虚拟现实技术的由来与概念
1965年,Suther land首次提出了具有交互图形显示， 反馈设备以及声音提示的虚拟现实系统的基本思想;
deWit 对作物群体的光合作用进行了模拟研究, 许多国家的研究人员在作物生长的计算机模拟领域做了大量
的工作,建立了一些作物生长的计算机模拟模型, 并得到了广 泛的应用。 目前, 国际上比较领先的系统性研究机构包括: 法国以deReffye为首开发的AMAP 植物生长软件系统; 加拿大以 P ru s ink iew icz 为领导的虚拟植物实验室; 德国哥廷根大学 Ku r th 领导的研究小组; 澳大利亚 CPA I研究中心; 美国、新西兰等国家的研究机构； 我国主要工作包括农作物方面与计算机图形学方面。
利用计算机可视化地模拟动物在各种营养物 胁迫条件下的生长过程
用户操作计算机不但可以了解动物生长全过 程中鲜、干各种物质的积累形状 , 而且还可 以从不同视角了解动物的逼真形态。
在计算机支持下 ,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 , 减少了实验的投入 , 而且可以完成在自然条 件下难以得到的实验结果。
虚拟现实作为当今计算机最热门的技术之一,极大地突破了事 物表达的传统方法的局限,使过去认为只擅长处理字化单维信 息的计算机发展为能处理适合人的特性的多维信息,使人们可 以将想象的环境虚拟实现,并可以在其中以最自然的动作与这 种虚拟现实进行交流。
2020/10/15
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第七章 虚拟现实技术在农业上的应用
虚拟现实技术在农业领域中的应用,展示了虚拟农业 巨大的应用潜能。
2020/10/15
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第七章 虚拟现实技术在农业上的应用
计算机在农业上的应用
（一）虚拟现实（Virtual Reality）
是指利用计算机技术生成一个逼真的、具有视觉、听觉、 触觉等效果的可交互的、动态的世界,人们可以对该虚拟世界 中的虚拟实体进行操纵和考察；它是信息科学领域一类新兴 的工程技术,是在计算机图形学、计算机仿真技术、人机接口 技术、传感技术、多媒体技术和网络通信技术及面向对象技 术和智能决策支持系统的基础上,发展起来的一门交叉学科。
中国数字植物标本馆网络杂志
2020/10/15
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第七章 虚拟现实技术在农业上的应用
计算机在农业上的应用
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第七章 虚拟现实技术在农业上的应用
计算机在农业上的应用
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第七章 虚拟现实技术在农业上的应用
第七章 虚拟现实技术在农业上的应用
计算机在农业上的应用
计算机在农业上的应用
周美兰
湖南农业大学农学院
2020/10/15
湖南农业大学农学院
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第七章 虚拟现实技术在农业上的应用
计算机在农业上的应用
第七章 虚拟现实技术 在农业上的应用
第一节 虚拟现实技术与虚拟农业 第二节 虚拟现实技术在农业上的应用 第三节 虚拟植物生长的研究现状与发展趋势
2020/10/15
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第七章 虚拟现实技术在农业上的应用
计算机在农业上的应用
第三节 虚拟植物生长的研究现状 与发展趋势
一、虚拟植物生长建模与可视化研究 二、虚拟植物模型的分类 三、目前研究存在的问题 四、植物模型的可视化
2020/10/15
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以计算机为手段对作物生长进行建模与仿真, 将为 探索植物生长过程的规律, 改善人类生存环境带来 新的契机 。
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第七章 虚拟现实技术在农业上的应用
计算机在农业上的应用
一、虚拟植物生长建模与可视化研究
计算机模拟植物生长过程涉及多学科, 如生物学、植物学、 生态学、信息科学及应用数学等。
等主要农作物的新品种; 虚拟动物:用以培育猪、牛、羊、鸡、鱼等主要畜产
品和水产品的新品种; 利用VR技术,提高农业生产设备、设施的利用效率; 利用VR技术,提高农业资源综合利用效率; 利用VR技术,对农产品市场进行模拟; 利用VR技术,对农业生产管理进行模拟;
科学可视化技术在农业技术教育、培训、科研中的 应用等等。
2020/10/15
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第七章 虚拟现实技术在农业上的应用
计算机在农业上的应用
3、 虚拟立体农业
主要是通过对光资源利用的模拟( 进而 , 可 模拟地下部对水、肥等的吸收利用状况等) ,
实现对立体农业 ( 间作、套种、混种等) 的 优化管理。
2020/10/15
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虚拟植物的优势
计算机在农业上的应用
虚拟植物比传统植物生长模拟模型具有很大的优势
例如：植物群体对光的截获很难进行精确定量化研究,而利用 虚拟植物,能判别光线被叶片截获, 穿过叶间空隙到达冠层更深 处,从而容易地计算出植物群体空间中任意位置点的光通量的 精确值。
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。
计算机在农业上的应用
（二）虚拟现实的基本特征
1、多感知性
除了一般计算机技术所具有的视觉感知外 , 虚拟现实技术还 有听觉感知、力觉感知、触觉感知 , 甚至味觉感知、嗅觉感知 等。
2、沉浸感
人在虚拟环境中,可以获得有如身在真实世界中的逼真感觉。
3、实时交互性
人在虚拟环境中不只是被动地感受 , 还可以采取现实生活中 习以为常的方式来操纵模拟场景中的物体 。
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第七章 虚拟现实技术在农业上的应用
计算机在农业上的应用
12、 虚拟温室
虚拟温室是将数据、材料、模型、物理属性 和高级算法整合成的一个研究平台 ,
研究温室对外界环境的反应 , 将物理学( 如温 室围护结构的传热和力学属性)和环境学( 气 候变化和植物生理信息) 结合起来 ,
进行预测和预报温室对外界各种变化( 气候 条件、植物生长和人工干扰。
1966年,美国正式开始了头盔式显示器的研制工作;
1970年,出现第一个功能较齐全的头盔式显示器系统;
20世纪80年代初,Jaron Lanier提出了虚拟现实(Virtual Reality,VR),美国宇航局及国防部组织了一系列有关 虚拟现实技术的研究,并取得了显著成果，引起了对 虚拟现实技术的广泛关注。
2020/10/15
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第七章 虚拟现实技术在农业上的应用
计算机在农业上的应用
9 、虚拟农业区划
模拟粮食生产与多种经济作物合理搭配 种植 ;
模拟农、林、牧、副、渔业相结合的农 业可持续发展模式。
2020/10/15
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第七章 虚拟现实技术在农业上的应用
计算机在农业上的应用
10 、虚拟城市农业
城市农业是充分合理地利用城市空间和优越 条件来发展农业的一种探索。
利用虚拟农业技术可以模拟环境、生态、科 技、生产、观赏为一体的城市农业综合发 展模式 , 便于决策、实施。
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第七章 虚拟现实技术在农业上的应用
6、虚拟农场
12、虚拟温室
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第七章 虚拟现实技术在农业上的应用
计算机在农业上的应用
1、虚拟植物(Virtual Plants)
是指利用VR技术模拟植物在三维空间中的生长 发育过程。
利用虚拟植物技术，可以在电脑屏幕上设计农作 物,然后再进行实际培育或用基因工程技术繁殖出 真实的农作物,使农作物新品种具有虚拟植物的理 想性状。
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第七章 虚拟现实技术在农业上的应用
计算机在农业上的应用
虚拟农业信息资料查阅
百度文库
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第七章 虚拟现实技术在农业上的应用
计算机在农业上的应用
第一节 虚拟现实技术与虚拟农业
一、 虚拟现实技术的由来与概念与概念
(一)虚拟现实 (二)虚拟现实的基本特征
利用虚拟植物技术,则可以非常直观地对农田、森林等复杂的 生态系统进行研究,发现难以观察到的规律。
利用虚拟植物, 寻找一种既能对付虫害又不污染环境的方法。
利用虚拟植物对找最佳栽培方式。
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第七章 虚拟现实技术在农业上的应用
2、虚拟动物
计算机在农业上的应用
18
第七章 虚拟现实技术在农业上的应用
4、 虚拟节水
计算机在农业上的应用
模拟不同作物、不同株型、不同节水型灌溉 方式、不同的栽培管理措施 ,
模拟自然降水过程对水分的吸收利用状况 , 来实现水分最大的利用。
2020/10/15
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第七章 虚拟现实技术在农业上的应用
计算机在农业上的应用
5 、虚拟实验
应用计算机建立反映客观规律的虚拟模型 应用虚拟模型进行实验 , 可以部分地替代在
现实世界中难以进行的实验 , 或者是费时、 费力和费钱的实验。
2020/10/15
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第七章 虚拟现实技术在农业上的应用
计算机在农业上的应用
6、 虚拟农场
在教学、科普教育和农业科技推广领域 , 可利用虚拟植物模型建立虚拟农场
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第七章 虚拟现实技术在农业上的应用
计算机在农业上的应用
第二节 虚拟现实技术在农业上的应用
1、虚拟植物
7、 虚拟果树修剪
2、虚拟动物
8 、虚拟农业布局
3、虚拟立体农业 9 、虚拟农业区划
4、虚拟节水
10、虚拟城市农业
5、虚拟实验
11、虚拟农机
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第七章 虚拟现实技术在农业上的应用
虚拟植物生长
计算机在农业上的应用
虚拟植物生长是对植物在三维空间中的结构发育与 生长过程的计算机仿真。
虚拟植物生长是计算机技术在农业中应用的一个 方面, 也是作物栽培、作物生理生态、作物育种研 究的一个新方向。
虚拟植物生长的计算机建模与可视化仿真研究在 农林业、景观设计或园林设计、虚拟实现、计算机 动画、计算机教学等领域都有着广泛的应用前景。
第七章 虚拟现实技术在农业上的应用
计算机在农业上的应用
中国虚拟植物标本馆（简称CVH）
2020/10/15
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第七章 虚拟现实技术在农业上的应用
计算机在农业上的应用
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第七章 虚拟现实技术在农业上的应用
计算机在农业上的应用
让学员在计算机上种植虚拟作物 进行虚拟农田管理 直观地观察作物生长过程及最终结果
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第七章 虚拟现实技术在农业上的应用
计算机在农业上的应用
8 、虚拟农业布局
利用虚拟农业技术进行模拟 , 可以实现农 业布局规划设计效果的形象化 ;
在观光农业中 , 可以模拟采摘、销售、观 赏、垂钓、游乐等活动 , 为旅客设计合理路 线 , 让旅游者最大限度地参与、亲自体验。
计算机在农业上的应用
11、 虚拟农机
可以虚拟农机设计、农机制造和农机测试。 例如 ,采用虚拟农业技术 , 对试验对象的各个 指标同时进行数据的测量、实时处理和实时 分析 ；
有利于提高测试水平 , 得出比较精确的结论 , 为系统的优化设计提供更可靠的依据。
2020/10/15
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4、自主性
自主性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 , 物体会沿力的方向运动。
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第七章 虚拟现实技术在农业上的应用
二、虚拟农业
计算机在农业上的应用
从广义来说,虚拟农业主要包括: 虚拟植物:用以培育水稻、玉米、小麦、大豆、棉花
研究小组开发了虚拟几维果树的虚拟现实系统,使 人们可以在计算机显示器上观看几维果树发芽、 生长、抽枝、展叶、开花、结果和果实成长,一整 年的生长周期被缩至不到1分钟的时间。
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1、是多感知性 2、是沉浸感 3、是实时交互性 4、是自主性
二、 虚拟农业
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第七章 虚拟现实技术在农业上的应用
计算机在农业上的应用
一、虚拟现实技术的由来与概念
1965年,Suther land首次提出了具有交互图形显示， 反馈设备以及声音提示的虚拟现实系统的基本思想;
deWit 对作物群体的光合作用进行了模拟研究, 许多国家的研究人员在作物生长的计算机模拟领域做了大量
的工作,建立了一些作物生长的计算机模拟模型, 并得到了广 泛的应用。 目前, 国际上比较领先的系统性研究机构包括: 法国以deReffye为首开发的AMAP 植物生长软件系统; 加拿大以 P ru s ink iew icz 为领导的虚拟植物实验室; 德国哥廷根大学 Ku r th 领导的研究小组; 澳大利亚 CPA I研究中心; 美国、新西兰等国家的研究机构； 我国主要工作包括农作物方面与计算机图形学方面。
利用计算机可视化地模拟动物在各种营养物 胁迫条件下的生长过程
用户操作计算机不但可以了解动物生长全过 程中鲜、干各种物质的积累形状 , 而且还可 以从不同视角了解动物的逼真形态。
在计算机支持下 ,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 , 减少了实验的投入 , 而且可以完成在自然条 件下难以得到的实验结果。
虚拟现实作为当今计算机最热门的技术之一,极大地突破了事 物表达的传统方法的局限,使过去认为只擅长处理字化单维信 息的计算机发展为能处理适合人的特性的多维信息,使人们可 以将想象的环境虚拟实现,并可以在其中以最自然的动作与这 种虚拟现实进行交流。
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虚拟现实技术在农业领域中的应用,展示了虚拟农业 巨大的应用潜能。
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第七章 虚拟现实技术在农业上的应用
计算机在农业上的应用
（一）虚拟现实（Virtual Reality）
是指利用计算机技术生成一个逼真的、具有视觉、听觉、 触觉等效果的可交互的、动态的世界,人们可以对该虚拟世界 中的虚拟实体进行操纵和考察；它是信息科学领域一类新兴 的工程技术,是在计算机图形学、计算机仿真技术、人机接口 技术、传感技术、多媒体技术和网络通信技术及面向对象技 术和智能决策支持系统的基础上,发展起来的一门交叉学科。
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第七章 虚拟现实技术在农业上的应用
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第七章 虚拟现实技术在农业上的应用
计算机在农业上的应用
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第七章 虚拟现实技术在农业上的应用
计算机在农业上的应用
计算机在农业上的应用
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第七章 虚拟现实技术在农业上的应用
计算机在农业上的应用
第七章 虚拟现实技术 在农业上的应用
第一节 虚拟现实技术与虚拟农业 第二节 虚拟现实技术在农业上的应用 第三节 虚拟植物生长的研究现状与发展趋势
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第七章 虚拟现实技术在农业上的应用
计算机在农业上的应用
第三节 虚拟植物生长的研究现状 与发展趋势
一、虚拟植物生长建模与可视化研究 二、虚拟植物模型的分类 三、目前研究存在的问题 四、植物模型的可视化
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以计算机为手段对作物生长进行建模与仿真, 将为 探索植物生长过程的规律, 改善人类生存环境带来 新的契机 。
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第七章 虚拟现实技术在农业上的应用
计算机在农业上的应用
一、虚拟植物生长建模与可视化研究
计算机模拟植物生长过程涉及多学科, 如生物学、植物学、 生态学、信息科学及应用数学等。
等主要农作物的新品种; 虚拟动物:用以培育猪、牛、羊、鸡、鱼等主要畜产
品和水产品的新品种; 利用VR技术,提高农业生产设备、设施的利用效率; 利用VR技术,提高农业资源综合利用效率; 利用VR技术,对农产品市场进行模拟; 利用VR技术,对农业生产管理进行模拟;
科学可视化技术在农业技术教育、培训、科研中的 应用等等。
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第七章 虚拟现实技术在农业上的应用
计算机在农业上的应用
3、 虚拟立体农业
主要是通过对光资源利用的模拟( 进而 , 可 模拟地下部对水、肥等的吸收利用状况等) ,
实现对立体农业 ( 间作、套种、混种等) 的 优化管理。
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虚拟植物的优势
计算机在农业上的应用
虚拟植物比传统植物生长模拟模型具有很大的优势
例如：植物群体对光的截获很难进行精确定量化研究,而利用 虚拟植物,能判别光线被叶片截获, 穿过叶间空隙到达冠层更深 处,从而容易地计算出植物群体空间中任意位置点的光通量的 精确值。
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。
计算机在农业上的应用
（二）虚拟现实的基本特征
1、多感知性
除了一般计算机技术所具有的视觉感知外 , 虚拟现实技术还 有听觉感知、力觉感知、触觉感知 , 甚至味觉感知、嗅觉感知 等。
2、沉浸感
人在虚拟环境中,可以获得有如身在真实世界中的逼真感觉。
3、实时交互性
人在虚拟环境中不只是被动地感受 , 还可以采取现实生活中 习以为常的方式来操纵模拟场景中的物体 。
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计算机在农业上的应用
12、 虚拟温室
虚拟温室是将数据、材料、模型、物理属性 和高级算法整合成的一个研究平台 ,
研究温室对外界环境的反应 , 将物理学( 如温 室围护结构的传热和力学属性)和环境学( 气 候变化和植物生理信息) 结合起来 ,
进行预测和预报温室对外界各种变化( 气候 条件、植物生长和人工干扰。
1966年,美国正式开始了头盔式显示器的研制工作;
1970年,出现第一个功能较齐全的头盔式显示器系统;
20世纪80年代初,Jaron Lanier提出了虚拟现实(Virtual Reality,VR),美国宇航局及国防部组织了一系列有关 虚拟现实技术的研究,并取得了显著成果，引起了对 虚拟现实技术的广泛关注。
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计算机在农业上的应用
9 、虚拟农业区划
模拟粮食生产与多种经济作物合理搭配 种植 ;
模拟农、林、牧、副、渔业相结合的农 业可持续发展模式。
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10 、虚拟城市农业
城市农业是充分合理地利用城市空间和优越 条件来发展农业的一种探索。
利用虚拟农业技术可以模拟环境、生态、科 技、生产、观赏为一体的城市农业综合发 展模式 , 便于决策、实施。
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6、虚拟农场
12、虚拟温室
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1、虚拟植物(Virtual Plants)
是指利用VR技术模拟植物在三维空间中的生长 发育过程。
利用虚拟植物技术，可以在电脑屏幕上设计农作 物,然后再进行实际培育或用基因工程技术繁殖出 真实的农作物,使农作物新品种具有虚拟植物的理 想性状。
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第七章 虚拟现实技术在农业上的应用
计算机在农业上的应用
第一节 虚拟现实技术与虚拟农业
一、 虚拟现实技术的由来与概念与概念
(一)虚拟现实 (二)虚拟现实的基本特征
利用虚拟植物技术,则可以非常直观地对农田、森林等复杂的 生态系统进行研究,发现难以观察到的规律。
利用虚拟植物, 寻找一种既能对付虫害又不污染环境的方法。
利用虚拟植物对找最佳栽培方式。
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2、虚拟动物
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第七章 虚拟现实技术在农业上的应用
4、 虚拟节水
计算机在农业上的应用
模拟不同作物、不同株型、不同节水型灌溉 方式、不同的栽培管理措施 ,
模拟自然降水过程对水分的吸收利用状况 , 来实现水分最大的利用。
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5 、虚拟实验
应用计算机建立反映客观规律的虚拟模型 应用虚拟模型进行实验 , 可以部分地替代在
现实世界中难以进行的实验 , 或者是费时、 费力和费钱的实验。
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6、 虚拟农场
在教学、科普教育和农业科技推广领域 , 可利用虚拟植物模型建立虚拟农场
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计算机在农业上的应用
第二节 虚拟现实技术在农业上的应用
1、虚拟植物
7、 虚拟果树修剪
2、虚拟动物
8 、虚拟农业布局
3、虚拟立体农业 9 、虚拟农业区划
4、虚拟节水
10、虚拟城市农业
5、虚拟实验
11、虚拟农机
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第七章 虚拟现实技术在农业上的应用
虚拟植物生长
计算机在农业上的应用
虚拟植物生长是对植物在三维空间中的结构发育与 生长过程的计算机仿真。
虚拟植物生长是计算机技术在农业中应用的一个 方面, 也是作物栽培、作物生理生态、作物育种研 究的一个新方向。
虚拟植物生长的计算机建模与可视化仿真研究在 农林业、景观设计或园林设计、虚拟实现、计算机 动画、计算机教学等领域都有着广泛的应用前景。
第七章 虚拟现实技术在农业上的应用
计算机在农业上的应用
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计算机在农业上的应用
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让学员在计算机上种植虚拟作物 进行虚拟农田管理 直观地观察作物生长过程及最终结果
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8 、虚拟农业布局
利用虚拟农业技术进行模拟 , 可以实现农 业布局规划设计效果的形象化 ;
在观光农业中 , 可以模拟采摘、销售、观 赏、垂钓、游乐等活动 , 为旅客设计合理路 线 , 让旅游者最大限度地参与、亲自体验。
计算机在农业上的应用
11、 虚拟农机
可以虚拟农机设计、农机制造和农机测试。 例如 ,采用虚拟农业技术 , 对试验对象的各个 指标同时进行数据的测量、实时处理和实时 分析 ；
有利于提高测试水平 , 得出比较精确的结论 , 为系统的优化设计提供更可靠的依据。
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4、自主性
自主性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 , 物体会沿力的方向运动。
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第七章 虚拟现实技术在农业上的应用
二、虚拟农业
计算机在农业上的应用
从广义来说,虚拟农业主要包括: 虚拟植物:用以培育水稻、玉米、小麦、大豆、棉花