Web4D虛擬農業發展綜述論文

　　1虛擬農業的相關概念

　　1.1實景貼圖

　　模型看著像照片，其實模型表面貼圖確實是照片，是用高解析度影像裝置拍攝的，次序是：建好模型→實景原型拍照→模型貼圖。這裡需要理解的是，照片貼圖是二維平面圖，但在建模環境中進行貼圖時，二維貼圖會根據三維模型的表面形狀而附著在模型上，產生逼真的3D效果，這種效果是4D虛擬引擎的渲染引擎實現的。

　　1.2物件、屬性、方法、事件

　　在大規模農業建模中，涉及到很多農業事物，包括：場景、農田、樹木、花、草、作物、牲畜、農機、溝渠等，單個事物就是一個物件，具有相應的屬性、方法和事件。在建模環境中，模型由巨量的點、線、面組成，而這些點、線、面在空間是有相對應座標數值的，該模型是可操控的，模型中相應資訊的顯示、計算是沒有問題的。

　　1.3被動模型與主動模型

　　被動模型是應用模型庫所提供的物件生成的.，只能部分反映或不反映現實真實情況，而主動模型則是根據實地勘測真實場景應需製作的。在農業科研中，需要的是主動模型，真實再現實地情況，模型能夠真實反映現實，對推理、決策等具有更好的支援作用。

　　1.4Web互動中的實時性

　　在B/S結構中，網路直接傳輸大量影象資訊的做法已經被摒棄，這樣做會導致不連貫、嚴重的滯後、卡屏等情況。現在的網路互動採用了B/C/S的方式，客戶端需要事先下載龐大的應用軟體，進行安裝，軟體會應需隨時釋出更新補丁，網路互動的僅僅是相應影象、模型的文字編號資訊，模型的執行都在本地進行。

　　1.5航拍即時建模

　　要使用到航拍飛機、3D數字化儀、3D數碼相機、3D攝像機等硬體裝置。3D數字化儀發展很快，電子產品更新換代很快，2012年實地對麥穗建模進行了測試，當時的產品還是不錯的，所建模型比較清楚，麥芒也清晰可見，噪聲小。多臺3D數碼相機配以專用的鏡頭多角度同時拍攝，然後由相應軟體依據多角度拍攝的照片進行建模。這項技術很實用，如上海浦東的城市建模只用一個月左右就完成了，質量很高；張家界旅遊景區建模也較精緻，山、水、花、草都很逼真，可以應用在虛擬農業領域，先進行大範圍虛擬建模，需要突出的模型在相關軟體中進行精修，然後賦以屬性、方法、事件即可。費用2012年是2萬元/km2，價格視建模物件的複雜程度而定。

　　1.6模型外形與內部，以及環境因子互相作用影響關聯

　　目前主要偏重於外觀形態的建模，內部模型、內部機理以及與周圍環境因子相互作用的定性、定量關係可以區域性或單株深入進行研究，但不是主要方向。

　　1.7畫法建模

　　靠複雜的演算法畫出一個模型來，是眾多研究人員的研究方向和成果，但4D引擎的開發不完全是這樣的，更多的是靠前一層軟體的支撐，做出一個模型，前一層軟體則外部介面明確，技術細節封裝，然後貼圖渲染著色打光，形成種類豐富即取即用的模型庫。

　　24D虛擬引擎

　　目前國內外市場上的虛擬4D引擎多達上百種，上圖市場容量為市場總容量的一部分，為所有這些引擎的虛擬現實應用之和，其中orge是免費的，但使用有更嚴格的限制。4D引擎包含以下系統：渲染引擎、物理引擎、碰撞檢測系統、音效、指令碼引擎、電腦動畫、人工智慧、網路引擎以及場景管理引擎等。建模技術確實是逐步發展起來的，在Opengl和DirectX這2個API基礎上發展到3DMAX、MAYA、Softimage、AutoCAD等到現在的4D虛擬引擎。這是因為如果直接採用底層的建模技術（比如Vc6.0+Opengl或者現在的.net+Opengl），跳過中間的2層，建模將十分困難，所建模型也很失真。目前針對虛擬農業的4D引擎很少，有的引擎也不好用，建立的模型真實感不夠強。出於農業科研的考慮，自主智慧財產權開發一個引擎也是可以考慮的一個立項依據，但開發引擎投入巨大，週期長，難度高，並且需要強力的市場經濟驅動力，需要綜合考慮這些因素。如果引進，需要考慮實際需求，引擎的購買和授權使用價格十分昂貴，便宜的不好用而又限制太多。各個引擎的功能各有側重。以unreal為例，授權使用費用高達240萬元以上，如果開發的系統用於商業，那麼還要收取利潤所得的30%，而國內的塗鴉引擎授權使用費用也高達40萬元。

　　3結語

　　（1）虛擬現實技術軟硬體發展是有跡可尋的，遵循一定的客觀規律，跳躍式發展基本是不現實的（除非有時可以資金換技術），發展層次關係非常清楚，最終能夠在虛擬農業領域應用自如，還是需要底下一層層技術體系支撐起來的。

　　（2）軟體、硬體更新換代很快，基本5a一代，沒有自主智慧財產權，非常被動，尤其是硬體，有的軟體還可以升級。

　　（3）選擇合適的4D引擎很難，由於引擎側重點不同，需要綜合考慮各種因素，並不是隨便一個4D引擎拿來就可以進行虛擬農業工作的，不合適的引擎只會費時費力，導致所建模型失真。