增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

楊雁

（德州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 山東省德州市 253000）

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)這一技術(shù)，就本質(zhì)來(lái)講，就是利用電腦技術(shù)將虛擬的信息在真實(shí)的生活中應(yīng)用，使得真實(shí)環(huán)境與虛擬物體達(dá)成疊加在同一空間或者是畫(huà)面。人們?cè)趹?yīng)用時(shí)不僅會(huì)發(fā)現(xiàn)真實(shí)世界的相應(yīng)信息，也能展現(xiàn)虛擬內(nèi)容，此兩者之間保持相互補(bǔ)充的狀態(tài)。當(dāng)前，這一技術(shù)已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域之中被應(yīng)用。如，教育、設(shè)計(jì)、農(nóng)業(yè)等。在我國(guó)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)占據(jù)重要地位，應(yīng)將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)這一技術(shù)合理的應(yīng)用于農(nóng)業(yè)范疇，進(jìn)一步增強(qiáng)農(nóng)業(yè)管理，也提高農(nóng)業(yè)方面的經(jīng)濟(jì)效益。

1 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的相關(guān)技術(shù)

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的具體使用是以不同的方式將虛擬的世界與真實(shí)的生活充分的疊加。這是理念而不是唯一的方式[1]。這些方式將會(huì)形成對(duì)可用性、實(shí)用性等多方面的影響。以下是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)在應(yīng)用中發(fā)揮重要功效的技術(shù)，而且，這些技術(shù)也在不斷的發(fā)展。由表1 可知，一個(gè)整體的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用，有著四部分組成，也就是位置計(jì)算、數(shù)據(jù)、用戶(hù)界面以及硬件平臺(tái)。基于位置服務(wù)可以實(shí)現(xiàn)位置信息的獲取，在云環(huán)境中能夠及時(shí)的得到相應(yīng)數(shù)據(jù)。NUI 可以獲得更便捷的體驗(yàn)。智能手機(jī)等是應(yīng)用這一技術(shù)的有效平臺(tái)。

2 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用策略

我國(guó)在農(nóng)業(yè)方面的科技手段相較于國(guó)外，較為落后，以致農(nóng)業(yè)化的進(jìn)程較慢。當(dāng)前，中國(guó)農(nóng)業(yè)處于傳統(tǒng)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的過(guò)渡階段[2]。在農(nóng)業(yè)方面的相應(yīng)研究人員需要引入在國(guó)外的一些先進(jìn)的方式，加大對(duì)高新技術(shù)的研究力度，促進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。當(dāng)下，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)這一技術(shù)在游戲等方面已經(jīng)獲得不小的成績(jī)，也漸漸的向教育、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)等行業(yè)推進(jìn)。隨著虛擬植物建模、導(dǎo)航等技術(shù)的進(jìn)步，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)已經(jīng)可以在模擬植物的生長(zhǎng)、觀光農(nóng)業(yè)等各方面應(yīng)用。雖然，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)這一技術(shù)在農(nóng)業(yè)中發(fā)展的速度較慢。但是，在計(jì)算機(jī)等技術(shù)的不斷發(fā)展中，其必定會(huì)在農(nóng)業(yè)范疇中有效應(yīng)用。

2.1 模擬植物生長(zhǎng)

在對(duì)植物生長(zhǎng)進(jìn)行真實(shí)模擬的過(guò)程中，將植物學(xué)方面的理論性知識(shí)應(yīng)用極為重要。為了適應(yīng)當(dāng)前數(shù)字化農(nóng)業(yè)時(shí)代的要求，相應(yīng)研究人員要構(gòu)建完善的虛擬植物生長(zhǎng)的系統(tǒng)，對(duì)于農(nóng)作物的產(chǎn)量開(kāi)展精準(zhǔn)的測(cè)量，對(duì)土地具有的潛在生產(chǎn)能力合理進(jìn)行評(píng)估，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)民的技術(shù)性指導(dǎo)，使得農(nóng)民可以正確栽培。通過(guò)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)這一方式實(shí)現(xiàn)生長(zhǎng)系統(tǒng)的搭建，可以實(shí)現(xiàn)在農(nóng)業(yè)技術(shù)方面的有效應(yīng)用，相關(guān)研究人員能夠在可視化的狀態(tài)下達(dá)成試驗(yàn)與研究。如，對(duì)植物在水肥、種植的密集程度、光照等不同元素的影響下的植物生長(zhǎng)進(jìn)行模擬研究，可以得到具體的數(shù)據(jù)。研究人員可以依據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)對(duì)影響元素深入分析，為農(nóng)民實(shí)際開(kāi)展的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。以增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)這一技術(shù)也能夠模擬害蟲(chóng)在農(nóng)作物中的成長(zhǎng)、隱藏等，找到有效預(yù)防以及消滅害蟲(chóng)的辦法，盡最大可能的將農(nóng)民在經(jīng)濟(jì)方面的投入減少，也能充分的保護(hù)生態(tài)環(huán)境空間。此外，虛擬植物生長(zhǎng)系統(tǒng)還能夠在育種這一方面應(yīng)用，構(gòu)建培育種子的相應(yīng)生存環(huán)境，對(duì)于這一過(guò)程中的數(shù)據(jù)全面采集，研究具有抗病蟲(chóng)害能力較強(qiáng)的種子，為培育高品質(zhì)種子給予技術(shù)層面的支持。

表1：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的體系結(jié)構(gòu)

圖1：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)互動(dòng)APP

圖2：玉米圖像捕獲以及展示

2.2 展示農(nóng)產(chǎn)品

以增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的技術(shù)能夠?qū)⑥r(nóng)業(yè)展示的系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，將與農(nóng)業(yè)有關(guān)的信息存儲(chǔ)。如，農(nóng)田位置等。用戶(hù)可以在這一系統(tǒng)中將相關(guān)信息加入，此系統(tǒng)就可以將數(shù)據(jù)庫(kù)中的相關(guān)數(shù)據(jù)提取。如，農(nóng)作物的品種、生長(zhǎng)情況等，以圖像的形式展示，用戶(hù)可以直觀感知相應(yīng)信息。具體來(lái)講，就是農(nóng)業(yè)展示系統(tǒng)通過(guò)可以實(shí)現(xiàn)圖像掃描的設(shè)備對(duì)農(nóng)作物或者是農(nóng)產(chǎn)品等特征開(kāi)展跟蹤與掃描，通過(guò)這一系統(tǒng)達(dá)成圖像的精準(zhǔn)識(shí)別，也開(kāi)展數(shù)據(jù)上的分析，讓其相關(guān)信息可以直接在設(shè)備中呈現(xiàn)。如，可以使用已安裝增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的手機(jī)，對(duì)于鴨梨的圖片進(jìn)行掃描。圖片就會(huì)自主的呈現(xiàn)顏色、形狀等相同的鴨梨圖片與語(yǔ)音介紹，對(duì)此品種鴨梨的口感、營(yíng)養(yǎng)成分等一一講述。如圖1。

2.3 觀光農(nóng)業(yè)

觀光農(nóng)業(yè)是一個(gè)新興領(lǐng)域，是旅游業(yè)中拓展的新方向，也是促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展的有效途徑。但是，因?yàn)樾麄髁Χ炔粔颉⒂^光園地址偏遠(yuǎn)等各方面條件的影響，導(dǎo)致觀光農(nóng)業(yè)的發(fā)展受限。在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代中，當(dāng)前觀光農(nóng)業(yè)園的方式已經(jīng)不能實(shí)現(xiàn)虛擬顧客的需求。一些網(wǎng)絡(luò)愛(ài)好者或者是不方便在戶(hù)外運(yùn)動(dòng)的人員，會(huì)在網(wǎng)絡(luò)中體會(huì)農(nóng)業(yè)園的美景。可是，在位置軟件、媒體技術(shù)等更新發(fā)展中，計(jì)算機(jī)已經(jīng)能夠做到將三維空間實(shí)體、環(huán)境等通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)的方式展示，在終端達(dá)成交互式的三維動(dòng)畫(huà)等，將虛擬旅游行業(yè)的發(fā)展推進(jìn)。通過(guò)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)這一技術(shù)，能夠?qū)τ^光農(nóng)業(yè)園的景觀制作為可以欣賞的虛擬場(chǎng)景，利用虛擬現(xiàn)實(shí)的相應(yīng)設(shè)施，顧客可以觀看到農(nóng)業(yè)園的立體圖像，產(chǎn)生身臨其境的感受。而且，在旅游的過(guò)程中，游客還可以接收到圖片、視頻等資料。顧客有效應(yīng)用此系統(tǒng)可以不再受到季節(jié)的制約，觀賞到不同季節(jié)的相應(yīng)景觀。而且，也不會(huì)讓顧客的視覺(jué)受限，觀看到以前鏡頭無(wú)法拍攝的全部真實(shí)場(chǎng)景，帶來(lái)更為豐富的旅游感受。

2.4 開(kāi)展科普教育

開(kāi)展科普教育是以不同的方式使得更多的人了解以及領(lǐng)悟科學(xué)知識(shí)與相應(yīng)技術(shù)，形成尊重科學(xué)的意識(shí)，最終達(dá)成增強(qiáng)全民素質(zhì)的目標(biāo)。農(nóng)業(yè)的出路在于科技與教育[3]。只有全力發(fā)展科技，注重教育，才能夠真正的實(shí)現(xiàn)將農(nóng)業(yè)資源方面的優(yōu)勢(shì)向商品優(yōu)勢(shì)上有效轉(zhuǎn)變，真正的促進(jìn)傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)穩(wěn)步向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的全面轉(zhuǎn)變。所以，農(nóng)業(yè)的發(fā)展與科技水平的進(jìn)步是無(wú)法脫離關(guān)聯(lián)的，自然也就不能忽視科普工作的開(kāi)展。在農(nóng)業(yè)與科技的同步發(fā)展中，可將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)運(yùn)用到科普的工作之中。應(yīng)用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)開(kāi)展科普教育系統(tǒng)的構(gòu)建，就是將需要科普的文字、圖片等相應(yīng)信息轉(zhuǎn)化，變?yōu)槿S立體的系統(tǒng)。這一系統(tǒng)的成功建立會(huì)將科普宣傳更為完整、清晰的展示，也有著一定的趣味性。在此系統(tǒng)中，融入了文字、影像等多種不同的媒體，實(shí)現(xiàn)多元媒體的綜合，不僅可以為使用者帶來(lái)更為多樣的感受，讓其對(duì)相應(yīng)的農(nóng)業(yè)知識(shí)產(chǎn)生更為深刻的理解。也能達(dá)成動(dòng)靜之間的有效結(jié)合，為使用者帶來(lái)愉悅的使用感受，更具學(xué)習(xí)熱情的開(kāi)展之后科普知識(shí)的學(xué)習(xí)。科普教育系統(tǒng)在應(yīng)用上是通過(guò)掃描相應(yīng)的植物圖片開(kāi)展對(duì)植物的具體介紹，相較于簡(jiǎn)單的閱讀紙質(zhì)讀物，其更為方便且有趣。如，使用者可以應(yīng)用安裝這一系統(tǒng)的APP 的手機(jī)，拍攝玉米，能夠以極快的速度在手機(jī)中觀看玉米在農(nóng)田之中實(shí)際的生長(zhǎng)情況、品種等。如圖2。

2.5 用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

2.5.1 規(guī)劃播種

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)還能夠在農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)方面運(yùn)用，可以體現(xiàn)在規(guī)劃播種方面。農(nóng)民前往野外開(kāi)展實(shí)地的考察時(shí)，需要將3S 以及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)共同應(yīng)用，可以更為便捷的獲得本地的相關(guān)環(huán)境消息。可以想象一下，農(nóng)民只需要將站在一個(gè)地勢(shì)相對(duì)較高的地點(diǎn)，通過(guò)手機(jī)之中具有的APP 對(duì)四周進(jìn)行掃描就能夠明確的知道拍攝地點(diǎn)的真實(shí)面積、近些年來(lái)溫度上的轉(zhuǎn)變等各種情況。更甚者還能獲得礦物質(zhì)含量信息[4]。利用提供大量的數(shù)據(jù)，能夠?qū)⑥r(nóng)民知識(shí)不足所帶來(lái)的負(fù)面影響最大程度的消除，也將降低在野外進(jìn)行考察工作上的難度與強(qiáng)度，對(duì)于設(shè)備還沒(méi)有太多的要求。在進(jìn)行播種方面的規(guī)劃中，利用此項(xiàng)技術(shù)能夠增強(qiáng)農(nóng)民對(duì)土地的使用程度，將其最大程度的應(yīng)用。如，在我國(guó)的東南部地區(qū)，多為丘陵地形。其中，梯田在種植的規(guī)劃中難度最高，一般只能依靠農(nóng)民的相應(yīng)工作經(jīng)驗(yàn)。利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以將種植地的相應(yīng)數(shù)據(jù)輸入，將排布的農(nóng)作物模型疊加到已經(jīng)有的模型中，可實(shí)現(xiàn)仿真模擬，展示其生長(zhǎng)的大致情況，從而達(dá)成對(duì)種子排布的調(diào)整。而且，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)也能夠?qū)⒎N植的環(huán)境進(jìn)行模擬，檢測(cè)環(huán)境能否滿足種植上的需求。

2.5.2 培育作物

利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的技術(shù)手段，還能夠達(dá)成對(duì)農(nóng)作物種植環(huán)境的實(shí)時(shí)把控，可以促進(jìn)農(nóng)作物的生長(zhǎng)，也能為農(nóng)民呈現(xiàn)在夜晚時(shí)溫度的轉(zhuǎn)變、土地的濕潤(rùn)情況等人類(lèi)個(gè)人感官不能感受到的信息。具體來(lái)講，需要在種植的環(huán)境中加入相應(yīng)的傳感器，達(dá)成對(duì)環(huán)境狀態(tài)的全面監(jiān)控。而且，也能通過(guò)計(jì)算機(jī)的算法、作物情況等，得出農(nóng)田需要灌溉營(yíng)養(yǎng)液的多少、溫度的調(diào)節(jié)等。同時(shí)，將這一技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用，不僅能夠達(dá)成對(duì)環(huán)境的監(jiān)控，還能觀察農(nóng)作物的生長(zhǎng)狀況。應(yīng)用這一技術(shù)，農(nóng)民就能夠以較快的速度知道農(nóng)作物的生長(zhǎng)情況，并計(jì)算肥料、農(nóng)藥等應(yīng)用情況。通過(guò)與生長(zhǎng)的模型進(jìn)行匹配，可以降低農(nóng)民檢查病蟲(chóng)害所消耗的相應(yīng)時(shí)間。在應(yīng)對(duì)極特殊情況中，可以縮減發(fā)現(xiàn)問(wèn)題出現(xiàn)的時(shí)間，將對(duì)病蟲(chóng)害防治的成效提高，更為高效的管理。此外，將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與相應(yīng)的自動(dòng)化設(shè)備共同應(yīng)用，可以提升工作成效。利用此項(xiàng)技術(shù)能夠幫助農(nóng)民實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)田的遠(yuǎn)程操控，在家中就可以做到施肥等。同時(shí)，利用疊加的畫(huà)面也能更為容易的得到所給出的相應(yīng)數(shù)據(jù)。當(dāng)下，已經(jīng)有成功以無(wú)人機(jī)進(jìn)行種子噴灑的例子。隨著今后技術(shù)層面的不斷發(fā)展，可以實(shí)現(xiàn)以自動(dòng)化設(shè)備開(kāi)展對(duì)農(nóng)田的耕作等。

2.5.3 銷(xiāo)售

當(dāng)前，我國(guó)已經(jīng)達(dá)成對(duì)農(nóng)產(chǎn)品條形碼的應(yīng)用。而增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)這項(xiàng)技術(shù)可以做到類(lèi)似的成效。消費(fèi)者可通過(guò)掃描器獲得產(chǎn)品生產(chǎn)地點(diǎn)等信息，真正實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的全部透明，滿足消費(fèi)者在食品安全方面的需要。同時(shí)，利用此技術(shù)，也能將農(nóng)產(chǎn)品的展示效果增強(qiáng)，提高消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)的想法。

3 結(jié)束語(yǔ)

在科技的持續(xù)性發(fā)展中，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)這一技術(shù)也會(huì)得到繼續(xù)發(fā)展與應(yīng)用，以更為先進(jìn)的方式達(dá)成對(duì)農(nóng)業(yè)方面?zhèn)鹘y(tǒng)方式的改革，推動(dòng)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的穩(wěn)步前進(jìn)。因此，一定要清楚的認(rèn)識(shí)到增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)這一技術(shù)在農(nóng)業(yè)之中的研究與使用意義，將其社會(huì)效益充分激發(fā)。今后，在科技化時(shí)代背景下，相關(guān)工作人員會(huì)結(jié)合實(shí)際需求加大對(duì)增強(qiáng)顯示技術(shù)在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用，探究更具實(shí)效性的使用方式，不僅加快科技水平的提高，也促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展進(jìn)程。