農業現代化是以科學技術現代化為基礎的，這就決定了農業信息技術尤其是多媒體技術和虛擬現實技術在農業領域及實現農業現代化中將扮演著重要角色[1].將虛擬現實技術應用到農業中去已經成為一個推動農業現代化進程的必然要求。從我國對虛擬現實技術在農業領域中的研究來看有以下幾個方面的優勢： 一是簡化科研流程，為農業科研的成功提供保障； 二是完善農業機械設備的功能，提高使用效率； 三是更合理地利用農業資源； 四是模擬農產品市場以及農業生產管理流程； 五是輔助農業技術的培訓等。因此，虛擬現實技術應該用來為農業服務，相關研究人員也應以此為契機，讓虛擬現實技術有更大的用武之地。

一、概念解析

（ 一） 虛擬現實概述。虛擬現實技術集成了計算機圖形學、計算機仿真、人工智能、傳感、顯示、網絡并行處理等技術，是一種由計算機生成的高技術模擬系統[2]

.除了大家所熟知的游戲和室內設計領域，虛擬現實技術正在廣泛地應用于軍事、醫學、工業仿真、文物保護、農業和教育等方面。

1. 在軍事領域。利用虛擬現實技術進行虛擬軍事訓練，不僅可以提高軍隊的訓練質量還可以削減大量的訓練費用。虛擬現實技術在軍事武器的研制方面也發揮著很大的作用。

2. 在醫學領域。虛擬現實技術主要是用于外科手術、遠程遙控手術、虛擬超音波影像、藥物合成等方面。傳統的手術訓練一般是訓練者通過在現場觀察或者親自操作來掌握手術要領，在手術中難免會對操作對象造成一些不必要的傷害，并且手術過程是不可逆的。而利用虛擬現實技術模擬虛擬手術訓練場景，訓練者能夠自主控制手術進度，反復練習直到技能熟練。

3. 在工業仿真領域。利用虛擬樣機可代替物理樣機對產品進行創新設計測試和評估，縮短開發周期，降低成本，改進產品設計質量，提高面向客戶與市場需求的能力[3].

4. 在文物保護領域。將虛實結合，開發網上虛擬文物博物館，這樣不僅給民眾提供了一個參觀游覽的平臺，而且對于文物的保護也起著很大的作用。如果在文物及遺址的挖掘過程中使用虛擬現實技術，那么遺址和文物受到破壞的幾率就會降低很多。

5. 在農業領域。除了利用虛擬制造技術來研制農業機械外，還可以利用軟件模擬生物的生長環境和生長過程，通過傳感器采集生物信息，重構生物的生命過程[4 ~5].

6. 在教育領域。利用虛擬現實建立起來的虛擬實訓基地，可以提供教學技能、體育技能、汽車駕駛技能、應急演練等各種職業技能的訓練，逼真的虛擬環境使學生能夠全身心地投入到學習環境中去。

（ 二） 農業推廣概述。根據對眾多文獻的分析，本文中將農業推廣概括為一個可以促進農業發展的農業活動，它包括將新的科學技術和知識傳遞給需要的人并且應用到相應的生產活動中，互通農業信息。而在這一活動中的參與者能夠各取所需，實現雙贏。從我國目前的農業推廣現狀來看，我國的農業推廣服務體系仍不夠完善，外界的各種障礙使得農業推廣難以順利進行。比如農業推廣經費以及推廣人員的短缺造成部分地區不能及時獲得先進的科學技術和農業知識，文化程度的差異和溝通不暢的問題更讓農業推廣步履維艱。雖然虛擬現實不能涉及農業推廣的各個方面，但是在某些方面虛擬現實技術可以為農業推廣的問題解決提供新的方法和途徑。

二、虛擬現實技術在農業中的應用

（ 一） 虛擬動物。虛擬動物是利用現代技術，通過計算機整合重構動物三維立體結構模型，在計算機可視化環境下模擬動物在不同營養狀態下的生長過程。相較于傳統畜牧醫學實驗的較長周期，采用虛擬現實技術的模擬實驗只需要幾分鐘就可以得到實驗結果。

（ 二） 虛擬植物。虛擬植物是在計算機可視化環境下其在虛擬環境中的生長發育。利用虛擬植物可以模擬農藥從噴霧器中噴出后的空間運行軌跡，直觀地觀察農藥在植物群體中的空間分布與害蟲的位置關系，從而找到一種既能對付蟲害又不污染環境的農藥噴施方法[6].

（ 三） 農業機械產品的虛擬設計開發。利用虛擬現實技術建立虛擬樣機，生成逼真的三維虛擬環境，在虛擬環境中實時觀察虛擬農機產品的農業生產活動，及時發現問題并進行修改，從而提前作出決策與優化實施方案。相對于傳統的農機產品設計方法，利用虛擬現實技術設計開發農機產品不僅極大地提高了設計成功率，還在很大的程度上解決了資源浪費的問題[2].

（ 四） 農業試驗仿真。在農業試驗中有時遇到一些在現實世界中無法進行的情況，此時可以利用虛擬現實技術建立相應的虛擬模型進行試驗，解決了實驗無法開展的難題，而且還可以節約試驗成本，縮短實驗周期。

（ 五） 農業教學。利用虛擬植物模型建立虛擬農科教室，在虛擬教室中，學生可以從任意角度觀察作物生長的動態過程。

三、虛擬現實技術對農業推廣的作用

（ 一） 建立農業數據庫，農業生產可視化。通過建立集場景三維拍攝、遠程實時傳輸、遠程沉浸式顯示等功能為一體的可視化技術體系，可以獲取作物的三維信息，了解作物長勢以及病蟲害問題，以便及時作出應對[7].在河南鶴壁的農科院有一個智能的農業監測系統，該系統以圖像和數據的方式直觀地呈現出此時此刻農田中的生態環境參數，甚至于植物吸收光的能力和轉化光的能力也一覽無余，隨著鏡頭的推進，單株植物的生長狀況清晰可見，害蟲也將無處藏身。有了這樣的監測系統，農戶在家就可以實現對“問題農田”的操作，既快速省力，又能夠避免過多的農藥對生態環境造成不良影響。

（ 二） 培育新品種以及品種改良。為了提高農作物產量，需要培育高產的農作物新品種。建立虛擬育種系統及虛擬育種實驗室，使用虛擬現實技術設計模擬出農作物的不同株型，在虛擬環境下定量模擬虛擬植物吸收光的能力和光合作用的能力，從中選育出最優株型。虛擬育種實驗可以科學指導育種試驗，減少了外界一些不可避免的因素，在一定程度上解決了某些在現實世界難以進行的育種試驗。

（ 三） 開發虛擬農場，寓教于樂。虛擬農場（ Virtual Farm）是一個基于虛擬現實的三維游戲，主要包括四個模塊： 一是作物種植； 二是動物養殖； 三是農產品加工； 四是農機使用。在游戲中體驗者可以通過與游戲中的 NPC 對話學習農業知識，根據系統提示對植物、動物進行必要的操作，然后將得到的農產品加工，進行交易，獲得利潤。游戲開始后的第一個場景是游戲提供給體驗者的“住宅公寓”,如圖 1 所示，通過操作鍵盤上的方向鍵可以控制人物的行走。體驗者從住宅公寓出發，向前直走就是農場，農場中有農田，如圖 2 所示，在這個場景中，體驗者可以進行開墾、播種、澆水、噴藥、施肥、收割等操作。

（ 四） 輔助傳統農技推廣。一直以來，國家都對農業問題給予高度重視，不斷強調農技推廣的重要性，但在實際的工作中，農業推廣技術員欠缺、經費不到位等問題一直得不到解決。農技推廣機構在鄉鎮中無站無址，農業技術設備不完善，甚至一些地方的農技推廣隊伍已經名存實亡，加上農民的文化程度相對較低，對于科技推廣的接納度不夠，導致了農技推廣工作難以開展。由“國家高技術研究發展計劃”支持，中國農業科學院農業信息研究所王劍、周國民研究的“虛擬果樹修剪系統”是虛擬現實技術在農技推廣中的一個重要成果。該系統包含大量的果樹修剪知識，不管用戶使用什么樣的修剪方法，系統都會迅速地反饋出修剪結果，用戶能在短時間內看到不同修剪方法帶來的不同效果，對于農民來說，如此直觀的方法更具有說服力。

（ 五） 建立農業數字博物館，傳承傳統農業文化。我國農業歷史悠久，發展農業不僅是科學技術的發展，更是對傳統農業文化的傳承?？茖W普及農業科技知識，提高全民對三農的認識也應該作為農業推廣的主要工作。北京農業數字博物館集網上展示、知識共享、傳播與科學互動體驗為一體，將文字、圖像，視頻、動畫、虛擬現實等多媒體進行整合，使用戶可以不受時間空間的限制，任意選擇想要觀看的內容。

（ 六） 建立虛擬農業展廳，促進農業貿易。建立網上虛擬農業展廳，讓全程全方位展示農業生產成為可能，解決了因農產品生長周期長、生產過程難以體現以及鮮活農產品不易保存運輸的問題。與傳統的農業展廳相比，虛擬農業展廳有以下優勢： 一是突破了時間和空間的限制，通過網絡使得網上虛擬展廳的傳播范圍更廣泛； 二是低碳環保，節約大量參展成本； 三是互動廣泛，效率高，開啟全新的營銷模式。以甘肅省農業科學院的三維數字展廳為例，為了展示甘肅省農業科學院多年的研究成果，甘肅省農業科學院于 2012 年建立了 3D 虛擬科技成果展廳。該虛擬展廳使用最先進的三維技術，集成了互聯網數據庫系統，是一個具有虛擬體驗的查詢平臺。

四、結語

隨著農業現代化進程的加速，農業的發展對農業推廣的要求也越來越高，有必要研究如何將虛擬現實技術更好地應用到農業推廣中，因此分析虛擬現實技術在農業推廣中的作用就具有一定的現實意義。同時由于虛擬現實技術自身發展的不完善，在某些方面還不能很好地為農業推廣服務，比如虛擬環境與現實環境還有一定的差距，在信息的收集和處理方面不夠智能，這就需要我們要努力解決阻礙虛擬現實技術應用的技術問題，以便虛擬現實技術更好地服務于農業推廣和其它的領域。

【參考文獻】

[1]楊沛。 虛擬現實技術及其在農業中的應用[J]. 安徽農學通報，2008,14（ 23）

[2]潘峰。 虛擬現實技術及其在建筑業中的應用研究[D]. 哈爾濱工業大學，2003

[3]熊光楞，李伯虎，柴旭東。 虛擬樣機技術[J]. 系統仿真學報，2001,13（ 1）

[4]張杜鵑。 基于無線網的農業虛擬現實技術的研究[J]. 陜西科技大學學報，2009,27（ 2）

[5]王昊鵬，劉旺，潘彤。 利用虛擬農業的虛擬現實研究[J].電腦編程技巧與維護（ 人工智能及識別技術） ,2009,6

[6]顧祝軍，曾志遠。 虛擬現實技術在我國農業現代化中的應用[J]. 農機化研究，2005,1（ 1）

[7]朱梅梅，朱春曉，林思伽。 便攜遠程沉浸式可視化技術與裝置研究初探[J]. 現代化農業，2014,2