开脑洞 | 搞农业，再不懂VR，你就OUT了！

 

提到VR技术的应用领域，很多人都会首先想到VR游戏、VR医疗，但令人意想不到的是，VR技术在现代农业领域中，正掀起一阵新思潮。

当前，对于农业市场而言，VR+农业虽然还是一个空白点，但值得密切关注的是，VR技术应用于农业领域的前景十分广阔!

 



在我国，1996年11月国家863计划提出了虚拟农业的概念，并将虚拟农业列为863先期启动计划。世界上仅有少数几个研究机构的研究小组在开展虚拟农业方面的研究，我国在这方面的研究方法思路都还是探索性的。

 

一、VR技术与农业生产

在VR技术出现之前，任何农业技术上的创新与进步都需要以难以想象的时间和金钱作代价。对于普通农作物，一个周期长达一年，对于果树和动物则需数年，而且实验数据需要多次调整，每次的调整又需要一个生长周期的时间去验证。

因为超高的耗费，目前只有大型公司或科研机构有实力去从事农业技术研究。当科研成果运用到有着各种各样天气气候、土壤条件的耕地时，在原始成果的参数基础上，还需要进行一些微调。而最关心实际应用的农民，却无力去进行这种微调。VR技术的出现，将会对以上所有问题作出解答。

VR在农业的实际应用中首先体现在虚拟植物领域。对虚拟农业的研究始于虚拟植物，虚拟植物是应用计算机模拟三维空间中植物的生长发育状况，其主要特征是以植物个体为研究中心，以植物形态结构为研究重点，所建立的模型是三维的、可视化的。除了体验虚拟种地，ＶＲ与ＡＲ技术还可以被用在农业知识科普、ＡＲ农产品溯源系统、ＶＲ农业电商等多种场景。

 

 

模型的建立主要有三种方法：第一是直接使用编程的方法，第二是使用现有软件如3D MAX，实地考察测量，获取资料，设计参数形成模型，第三是通过传感器、摄像机等采集数据，然后输人电脑进行整理。

其中作物形态结构的模拟研究发展比较快，有代表性的是1968年丹麦植物学家Lindenmayer提出的L—系统。美国的Clausnitzer和Hopmans利用有限元的方法进行了三维根的生长和瞬时土壤水流的模拟建模，并编程实现了其模型。

它可以在虚拟环境中体现植物整个生长过程，其中详细表现了植物株高、结实等各项生产指标与外部环境、农业措施(如虚拟施肥、果树虚拟剪枝、作物虚拟育种的株型分析与选择)之间的关系。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。此外,还可以再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。

VR同样能运用在农场养殖业上。它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。若设置声音和力反馈装置,还可提供视、听、触等直观而又自然的实时感。这对模拟动物生存环境、动物营养需要、遗传资源固定和品种选育等具有重大意义。

 



二、VR技术与农业体验

VR技术除了可应用于农村电商和农业生产外，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。

国内外已经有很多的农业VR体验案例，比如麦当劳推出的土豆种植VR体验，金龙鱼推出的食用油原产地VR体验项目等等，都是在利用VR技术提供的沉浸式体验，对产品进行宣传。将这一思路应用于农业体验项目，可谓顺理成章。

此外，还可以将VR技术应用于农庄休闲体验项目中。通过使用VR技术，可以尽情激发游客的想象力、创造力、以及增强他们的立体空间感，成为一个人们游戏娱乐的空间。别具一格，多样化的VR主题农庄足以让人兴奋。

 



三、VR技术在现代农业中的应用前景

虚拟农业是对传统农业的革新，是以农业领域为对象、先进技术为手段、计算机为平台的一种全新农业研究方法，使农业科学家可以在虚拟环境下开展农业研究，从而大大降低实验成本，缩短实验周期，提高农业领域研究的效率。

用它可以模拟作物和环境因子，还可以进行科学实验和教学，且在植物生长状况遥感监测、园林设计、生产经营管理等众多领域也有重要应用，对提高农产品产量、改善品质及增加农业生产效率，并最终极大地促进农业现代化等方面有广阔的应用前景。

虚拟农业是一种技术手段，将会像虚拟现实一样得到很大的发展。并将改变传统的科研、教学和生产方式，在现代农业中，这是一项富有挑战性的研究课题。主要因为：

 

 

1、虚拟农业是种有实践意义的过程。

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、虚拟农业是有价值的技术手段。

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，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。由此可见，虚拟农业技术是一项很有效的技术，具有很好的推广应用前景。

 



农业作为世界上最重要、最基础的产业，对VR技术的渴求不予言表。我们期待着VR技术以更多的形式融入传统农业领域，为农业这个历史最悠久的传统行业带来新的变革。

 

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