[虚拟现实技术在农业职业教育中的应用]虚拟现实技术未来发展

　　摘要：虚拟现实技术VR（Virtual Reality）被视为21世纪的高新技术，把VR技术引入到农业职业教育中，论述了VR的概念、技术特征及从虚拟植物角度论述VR在农业职业教育中的应用，并提出了VR在农业职业教育的未来发展方向，为虚拟农业职业教学、科研提供了新方法。
　　关键词：虚拟现实技术；农业职业教育；虚拟植物；应用
　　中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)17-4164-02
　　The Application of Virtual Reality Technology in the Agricultural Vocational Education
　　LI Min1,2, WANG Hong-juan1
　　(1.Henan Vocational College of Agriculture, Zhengzhou 451450,China;2. Hubei University, Wuhan 430068,China)
　　Abstract: Virtual reality VR (Virtual Reality) is considered a high-tech of the 21st century, the introduction of VR technology to agricultural vocational education, discusses the technical features of the VR concept, and discusses the VR application in agricultural vocational education from the perspective of the virtual plantand made a VR of the future direction of vocational education in agriculture, virtual vocational agricultural teaching, research provides a new way.
　　Key words: virtual reality technology; agricultural vocational education; virtual plant; application
　　随着计算机技术的发展，虚拟现实技术在农业职业现代化教育中的应用越来越广泛。它极大的推动了教育教学，科研，农业生产等。尤其是在教育教学实验中，运用虚拟模型可以解决部分实验设备不足，型号落后，耗费时间长等问题，从而提高教学效率和质量。
　　1虚拟现实技术概述
　　1.1概念
　　虚拟现实技术（Virtual Reality，缩写为VR）又称灵境技术或幻境技术。是一种高新的人—机界面形式。它依托于数学、计算机科学、机械学、声学、力学、生物学、光学乃至社会科学和美学等多种学科，在计算机图形学、智能接口技术、图像处理与模式识别、多传感技术、人工智能技术、网络技术、语音处理与音响技术、高性能计算机系统和并行处理技术等基础上迅速发展起来的信息技术。［1］目前，该应用已涉及教育培训、科研、军事、工程设计、影视、医学、商业等众多领域，是专家学者们公认的能促使21世纪社会发展巨大变化的几大技术之一。［2］
　　1.2技术特性
　　虚拟现实系统也是由软件系统和硬件系统构成的。一个完备的虚拟现实系统应具有以下三个方面的本质特征：1）沉浸感。VR技术的核心内容是虚拟环境的建立，目的是获取真实环境的三维数据，并建立虚拟环境模型，实时显示三维图像，达到真实环境的虚拟图形展示。2）交互性。用户与虚拟环境里各种对象相互作用，传感器是高级人机交互技术的关键，例如人取物体时，机器应对虚拟环境作相应的变化。[4]（3）空间想像力。VR应用的关键是发挥主观能动性、进行创造性思维，它与多媒体技术、计算机技术的发展密切相关。
　　2虚拟植物在农业职业教育中的应用
　　2.1虚拟植物
　　虚拟植物（Virtual Plants）是VR技术模拟植物在三维空间中的生长发育过程，是数学、植物学、计算机图形学和虚拟现实技术等交叉学科。它不仅能够提供植物生长的空间规律反映植物的形态结构，还可以摸拟生产管理以及探索出植物生长的规律和奥秘。［3］由于它易控制、便于交互操作、真实感强，因此在教育教学、科研、农业生产等领域已广泛应用。
　　2.2教学应用
　　对于农业职业教育教学而言，利用虚拟植物技术做实验可使课堂的学习形象化。首先通过VR技术可以摸拟植物的生长周期，不必费长时间实地种植即可观察分析，降低教育成本，提高教学效率。[9]其次摸拟生产管理，使学生快速高效地掌握植物管理技术和现代农业知识。再次可直观生动的对农田、森林等复杂的生态系统研究，从而探索科学规律和奥秘。[5]另外在教学实验中，运用虚拟模型可以解决部分实验设备不足，型号落后，耗费时间长等问题，从而提高教学效率和质量。
　　2.3代码模型实现
　　2.3.1模型结构
　　植物的可视化模型包含了植物形态结构发生改变以及生态生理发生变化的过程，同时植物还有一些不同于其它物体的特性，如根茎枝条的弯曲、植物的向光性、由日照强弱和季节更替等引起的植物各器官组织的大小、形状以及颜色等的变化。[6]
　　2.3.2可视化流程
　　在计算机系统中通过VRML语言可视化方式来显示植物生长发育状况，是在充分利用二维或三维图形信息及各子系统基础之上的，将所建立的植物生长模型中获取的一些数据信息转换为植物的各器官组织的图形信息，在计算机系统以可视化的方式来输出到屏幕。[8]
　　2.3.3结构代码
　　#植物生长环境
　　Background {
　　groundColor[0.1 0.0 0.0,0.4 0.25 0.2,0.6 0.6 0.6]
　　groundAngle[1.405,1.605]
　　skyColor [0.0 0.2 0.7,0.0 0.5 1.0,1.0 1.0 1.0]
　　skyAngle[1.405,1.605]
　　}#日照子系统
　　DirectionalLight {
　　direction 0 -1 0
　　}#加入视点
　　DEFPlants Viewpoint {
　　position 15 5 40
　　jump FALSE
　　description"Plants"
　　}#加入单个植物
　　Transform {
　　translation-5.2 3.5 -8
　　rotation 0 1 0 0.6
　　children [
　　shape{
　　appearance Appearance{
　　material Material {diffuseColor 0.7 0.7 0.7}
　　textureImageTexture {url "plants.gif"}
　　}geometry Box{size 4 7 2}
　　}]}
　　3 VR的未来应用
　　虚拟农业职业教育是农业技术和VR相结合的产物，VR的不断发展为农业教育教学提供了先进的方法和手段，而农业职业教育对虚拟现实技术又不断提出新的要求，进而动虚拟现实技术不断的创新和发展。
　　随着计算机软件技术和硬件设备的不断发展，对VR虚拟场景的要求越来越高，仅生成虚拟物体模型已经无法满足农业职业教育某些方面的要求。以农业职业教育为应用背景的VR系统开发将是一项艰巨、长期的研究任务，未来的VR系统在农业职业教育应用内容将会经历一个由局部到全面的发展过程。未来农业职业教育将使用VR模拟系统在屏幕上虚拟农作物实验，为教育教学提供系统集成平台，有效促进农业职业教育、培训以及科研的科学化、高效化、虚拟化，更好的促进我国农业职业教育的发展。
　　参考文献:
　　[1]张孝飞,张振国,刘星何.虚拟现实技术在农业职业教育中的应用[J].安微农业科学,2007,35(7)：2092-2093.
　　[2]杨沛.虚拟现实技术及其在农业中的应用[J].安徽农学通报,2008,14(23).
　　[3]徐其军,汤亮,顾东祥,等.基于形态参数的水稻根系三维建模及可视化[J].农业工程学报，2010,26(10).
　　[4]李思辉,焦忠武,王亮,等.虚拟农业技术及其应用[J].安徽农业科学,2007,35（28）:9034-9035,9037.
　　[5]刘宏伟,吴斌,朱玉颖,等.虚拟水稻的可视化研究[J].安徽农业科学,2008，36（34）:15261-15262.
　　[6]丁维龙.虚拟植物生长模型及其与智能系统集成研究[D].安徽:中国科学技术大学,2004.
　　[7]邓旭阳.虚拟作物建模与可视化研究[D].北京:首都师范大学,2005.
　　[8]陈闯.玉米植株三维重构及虚拟展示技术研究[D].北京:首都师范大学,2006.
　　[9]李敏.SPSS在农业试验统计分析中的应用[J].河南农业,2009,1.