CN106097424A - 一种农业生态场景的可视化方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种农业生态场景的可视化方法及装置，所述方法包括构建农业生态场景的三维模型、仿真模型和虚拟现实模型；载入所述三维模型，导入实时数据到所述仿真模型进行局部生态系统仿真，得到实时仿真结果；将所述实时仿真结果导入所述虚拟现实模型，所述虚拟现实模型驱动所述三维模型进行可视化展示。所述装置包括：模型构建模块、局部仿真模块和模型展示模块。本发明通过构建并载入农业生态场景的三维模型，并通过仿真模型进行局部生态系统仿真得到实时仿真结果，并将实时仿真结果导入虚拟现实模型进行可视化展示，能够对农业生态的形式、原理进行了全方位的科普。

Description

一种农业生态场景的可视化方法及装置

技术领域

本发明涉及虚拟现实技术领域，具体涉及一种农业生态场景的可视化方法及装置。

背景技术

古代先民通过长期的农业生产实践渐渐认识到人与自然，生物之间的和谐共生关系。这一思想的广泛传播，使得先民们逐渐创造了稻鱼共生、水域立体养殖、植物病虫害生物防治等农业生产模式，利用有限资源来实现农业的循环发展。在现代农业生产中，运用生态农业技术，可以有效地提高农业生产率和农业资源利用率。

当今我国文化领域正面临着广泛深刻的变革，而农业作为我国最主要最基础的产业，这一时期正需要大力推动农业文化的发展。但碍于传播方式有限，传播形式单调乏味等问题，使得城市居民对农业文化，包括农业生态缺乏了解。

虚拟现实是一门新兴的科学技术，它产生于人类在探索、认识自然过程中,人们使用计算机来模拟自然,进而更好地认识和利用自然。但是，目前对传统农业生态的展示还停留在文字资料，示意图、二维照片上，并没有将虚拟现实技术很好地利用在农业生态场景中。

发明内容

由于目前对传统农业生态的展示还停留在文字资料，示意图、二维照片上，并没有将虚拟现实技术很好地利用在农业生态场景中的问题，本发明提出一种农业生态场景的可视化方法及装置。

第一方面，本发明提出一种农业生态场景的可视化方法，包括：

构建农业生态场景的三维模型、仿真模型和虚拟现实模型；

载入所述三维模型，导入实时数据到所述仿真模型进行局部生态系统仿真，得到实时仿真结果；

将所述实时仿真结果导入所述虚拟现实模型，所述虚拟现实模型驱动所述三维模型进行可视化展示。

优选地，还包括：

根据预设实验需求载入所述三维模型，导入预设数据到所述仿真模型，进行局部生态系统仿真，得到目标仿真结果，并将所述目标仿真结果导出至文件中。

优选地，所述根据预设实验需求载入所述三维模型，进一步包括：

根据预设实验需求，设计仿真实验的主体、参数和实验过程，并根据所述仿真实验的主体、所述参数、所述实验过程载入所述三维模型。

优选地，所述构建农业生态场景的三维模型，进一步包括：

根据农业生态系统所在地的实际地貌特征、地表情况、海拔数据和地理信息数据，建立地形模型；

根据所述农业生态系统中的植物形态和功能要求，建立植物模型；

根据所述农业生态系统中的动物运动形态要求，建立动物模型；

其中，所述三维模型包括所述地形模型、所述植物模型和所述动物模型。

优选地，所述虚拟现实模型驱动所述三维模型进行可视化展示，进一步包括：

建立单模型展示窗口，当选择单模型展示时，展示所述地形模型、所述植物模型和所述动物模型；

建立场景展示窗口，当选择场景展示时，根据所述农业生态系统的现实场景，生成并展示由所述地形模型、所述植物模型和所述动物模型组成的所述三维模型。

第二方面，本发明还提出一种农业生态场景的可视化装置，包括：

模型构建模块，用于构建农业生态场景的三维模型、仿真模型和虚拟现实模型；

局部仿真模块，用于载入所述三维模型，导入实时数据到所述仿真模型进行局部生态系统仿真，得到实时仿真结果；

模型展示模块，用于将所述实时仿真结果导入所述虚拟现实模型，所述虚拟现实模型驱动所述三维模型进行可视化展示。

优选地，还包括：

结果导出模块，用于根据预设实验需求载入所述三维模型，导入预设数据到所述仿真模型，进行局部生态系统仿真，得到目标仿真结果，并将所述目标仿真结果导出至文件中。

优选地，所述结果导出模块进一步用于根据预设实验需求，设计仿真实验的主体、参数和实验过程，并根据所述仿真实验的主体、所述参数、所述实验过程载入所述三维模型。

优选地，所述模型构建模块进一步包括：

地形模型构建单元，用于根据农业生态系统所在地的实际地貌特征、地表情况、海拔数据和地理信息数据，建立地形模型；

植物模型构建单元，用于根据所述农业生态系统中的植物形态和功能要求，建立植物模型；

动物模型构建单元，用于根据所述农业生态系统中的动物运动形态要求，建立动物模型；

其中，所述三维模型包括所述地形模型、所述植物模型和所述动物模型。

优选地，所述模型展示模块进一步包括：

单模型展示单元，用于建立单模型展示窗口，当选择单模型展示时，展示所述地形模型、所述植物模型和所述动物模型；

场景展示单元，用于建立场景展示窗口，当选择场景展示时，根据所述农业生态系统的现实场景，生成并展示由所述地形模型、所述植物模型和所述动物模型组成的所述三维模型。

由上述技术方案可知，本发明通过构建并载入农业生态场景的三维模型，并通过仿真模型进行局部生态系统仿真得到实时仿真结果，并将实时仿真结果导入虚拟现实模型进行可视化展示，能够对农业生态的形式、原理进行了全方位的科普。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的一种农业生态场景的可视化方法的流程示意图；

图2为本发明一实施例提供的一种农业生态场景的可视化方法的不同阶段的过程示意图；

图3为本发明一实施例提供的一种农业生态场景的可视化装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

图1示出了本发明一实施例提供的一种农业生态场景的可视化方法的流程示意图，包括：

S1、构建农业生态场景的三维模型、仿真模型和虚拟现实模型；

S2、载入所述三维模型，导入实时数据到所述仿真模型进行局部生态系统仿真，得到实时仿真结果；

S3、将所述实时仿真结果导入所述虚拟现实模型，所述虚拟现实模型驱动所述三维模型进行可视化展示。

本实施例通过构建并载入农业生态场景的三维模型，并通过仿真模型进行局部生态系统仿真得到实时仿真结果，并将实时仿真结果导入虚拟现实模型进行可视化展示，能够对农业生态的形式、原理进行了全方位的科普。

作为上述实施例的可选方案，所述方法还包括：

S4、根据预设实验需求载入所述三维模型，导入预设数据到所述仿真模型，进行局部生态系统仿真，得到目标仿真结果，并将所述目标仿真结果导出至文件中。

通过对局部核心生态系统进行仿真，能够仅仿真用户较为关系的局部系统，节省资源和时间；并通过将目标仿真结果导出至文件，可根据目标仿真结果进行进一步地分析。

进一步地，在上述方法实施例的基础上，S4中所述根据预设实验需求载入所述三维模型，进一步包括：

根据预设实验需求，设计仿真实验的主体、参数和实验过程，并根据所述仿真实验的主体、所述参数、所述实验过程载入所述三维模型。

通过设计仿真实验的主体、参数和实验过程，能够对仿真实验进行更为准确地仿真。

进一步地，S1中所述构建农业生态场景的三维模型，进一步包括：

S11、根据农业生态系统所在地的实际地貌特征、地表情况、海拔数据和地理信息数据，建立地形模型；

S12、根据所述农业生态系统中的植物形态和功能要求，建立植物模型；

S13、根据所述农业生态系统中的动物运动形态要求，建立动物模型；

其中，所述三维模型包括所述地形模型、所述植物模型和所述动物模型。

通过采集植物的实际数据和图像，使得植物模型能够更加真实地反映植物的实际情况；通过确定植物各阶段器官形态结构和建模参数，能够将植物特征量化，利于建模。

更进一步地，S3中所述虚拟现实模型驱动所述三维模型进行可视化展示，进一步包括：

S31、建立单模型展示窗口，当选择单模型展示时，展示所述地形模型、所述植物模型和所述动物模型；

S32、建立场景展示窗口，当选择场景展示时，根据所述农业生态系统的现实场景，生成并展示由所述地形模型、所述植物模型和所述动物模型组成的所述三维模型。

通过建立单模型展示窗口和场景显示窗口，能够为用户提供不同的展示窗口，解决了农业生态的展示方式瓶颈，对农业生态场景进行三维虚拟现实地模拟，更加直观、生动地展示农业生态场景。

图2示出了本实施例提供的一种农业生态场景的可视化方法的不同阶段的过程示意图，包括模型建立阶段、模型及场景展示阶段和生态功能展示阶段。

(1)模型建立阶段

包括：生态场景三维模型模块，该模块对所述农业生态系统的组成实体进行虚拟现实的可视化三维构建；生态场景虚拟现实模块，该模块负责所述农业生态系统整体场景的可视化实现；仿真模型模块，基于该模块实现对所述农业生态系统局部核心生态原理的可视化方法以及农业生态虚拟实验的设计。

(2)模型及场景展示阶段

包括：单模型展示步骤，建立单模型展示窗口交互展示所述农业生态系统中的三维静态与动态模型；场景展示步骤，根据所述农业生态系统所在地的现实场景，设计编排该场景的实际组成结构，基于所述生态场景虚拟现实模块，对所述农业生态整体场景进行虚拟现实的展现。

(3)生态功能展示阶段

包括：局部生态系统可视化，对所述农业生态场景的局部核心生态系统进行仿真，实现对所述局部核心生态系统虚拟现实可视化展现及三维动画展示；农业生态虚拟实验，在生态虚拟实验平台输入相关参数对所述农业生态系统进行计算机虚拟试验，获得仿真实验结果。

其中，所述生态场景三维模型模块，包括：地形模型建立，依据农业生态系统所在地的实际情况和具体数据生成地形模型。植物模型建立，建立起主要生态功能的植物的各器官三维模型，并对植物进行整体建模；动物模型建立，建立起主要生态功能的动物形态的三维静态模型，并根据实际动物的运动形态对动物进行行为动作建模。

其中，所述生态场景虚拟现实模块，包括：场景管理器构建，设计场景管理器来对所述农业生态整体虚拟现实场景进行管理；场景展示方法，定义场景信息，载入生态场景三维模型模块中的模型，运行所述场景管理器，构建出所述农业生态系统的整体场景，并选择一种展示方式进行场景的展示；数据驱动场景可视化方法，读取实时仿真数据，根据数据更新对当前场景中的模型进行变换，实现对生态场景的动态再现。

其中，所述仿真模型模块包括：建立局部核心生态系统仿真模型方法，对局部核心生态系统中各主要组成主体，生态功能，交互规则进行建模；农业生态虚拟实验平台，针对局部核心生态系统中不同的生态组成，考虑参数变化对生态系统的影响，设计不同的实验内容，基于所述局部核心生态系统仿真模型构建农业生态虚拟实验平台。

其中，所述局部生态系统可视化，包括：仿真模型运行步骤，基于建立局部核心生态系统仿真模型方法，构建局部核心生态系统仿真模型，确定仿真模型的输入参数，运行模型进行仿真；可视化再现步骤，基于所述场景展示方法，根据仿真初始数据初始化局部生态系统三维场景，再基于数据驱动场景可视化方法，根据仿真数据实时再现局部核心生态系统场景。

其中，所述农业生态虚拟实验，包括：虚拟实验设计步骤，

根据实验需求，设计虚拟实验的主体、参数和实验过程；虚拟实验运行步骤，根据建立的局部核心生态系统仿真模型，运行农业生态虚拟实验平台，得到实验结果。

其中，所述地形模型建立包括：地表模型的建立，实地采集地形数据，使用三维建模软件来生成地形的三维可视化模型。

地物模型的构建包括：添加地表纹理；对地表进行分层设色；利用光照技术，为地形模型添加明暗显示；地表地物三维模型构建。

其中，所述植物模型建立包括：构建植物器官三维模型，对植物进行实际数据及图像采集，确定出符合实际植物各阶段器官形态结构及建模参数，用三维建模软件建立该植物各阶段不同器官的形态结构模型，并将模型打包成模型库；建立植物整体三维模型，用中植物器官三维模型建立所述植物整体三维模型，并将所得到的该植物三维整体模型打包成模型库。

其中，所述动物模型建立包括：构建动物静态三维模型，对所述动物进行实际数据及图像采集，确定符合实际动物形态结构及建模参数，用三维建模软件建立该动物不同生长时期的静态模型，并打包成模型库；构建动物动态三维模型，基于所述中的动物静态三维模型，采用计算机动画技术，创建动物三维模型动态运动片段，并打包成模型库。

以下对本实施例提供的农业生态场景的可视化方法的工作过程进行详细介绍。

(1)模块建立阶段

生态场景三维模型模块，对所述农业生态系统的组成实体进行虚拟现实的可视化三维构建，其中包括：

地形模型，参照农业生态系统所在地的实际地貌特征、地表情况，根据具体的海拔数据、地理信息数据生成地形模型。

植物模型，建立包含在该农业生态系统中，起主要生态功能的农作物与非农作物植物的各个器官形态的三维模型，并根据实际植物形态和功能的要求对植物进行整体建模；

动物模型，建立包含在该农业生态系统中，起主要生态功能的动物形态的三维静态模型，并根据实际动物的运动形态的要求对动物进行行为动作建模；

其中，地形模型的建立包括：

地表模型的建立：对农业生态场景的所在地实地采集数据，获取其一处典型地块的地貌要素和地形数据；地形模型的大小依据该生态系统边界来定；对地形数据进行预处理，将地理信息数据转化成三维建模技术能够识别的格式，选择一种函数模型，通过三维建模软件来生成地形的三维可视化模型；

对地物模型进行构建，最终得到地形虚拟现实场景。

地物模型构建包括：

添加地表纹理，将实景的二维图片处理成纹理图案或是虚拟地绘画出逼真的纹理图案，将其映射至对应的地形上；

采用分层设色，将颜色按固定的顺序，固定的图形按层叠加在地形上；

利用光照技术，设置自然光光照方位、强度，为地形模型添加明暗显示；

添加地表地物，根据实地地表状况，将地物的地理位置、面积大小、类型以数据的形式存储在数据库中，以便场景加载时读取。

其中，所述地物的类型包括田地、水域、树林、建筑物、农用工具、道路；

其中，所述水域包括水塘、鱼塘、水田、海洋、河流湖泊；农用工具包括农具、渔具、船只。

地物模型构建还包括：

运用水流特征函数逼真模拟水域水面状态和水流效果；

运用粒子技术，模拟树林、草堆等大量聚集性地物和雨、雾等天气效果。

植物模型步骤包括：

构建植物器官三维模型，对所述植物进行实际数据及图像采集，确定出符合实际植物各阶段器官形态结构及建模参数，用三维建模软件建立该植物各阶段不同器官的形态结构模型，并将模型打包成模型库；

建立植物整体三维模型，用所述植物器官三维模型建立所述植物整体三维模型，并将所得到的该植物三维整体模型打包成模型库。

建立植物器官三维模型步骤包括：

实际数据采集是指植物器官尺寸和形状面积；

图像采集包括二维特征照片或者三维扫描图片；

植物各阶段包括发芽到成熟的一系列植物生长阶段；

将植物器官的形态特征运用数学模型来表述，并将数学模型转换成三维建模软件支持的格式，导入三维建模软件，添加表面纹理，生成所述的植物器官的三维模型；

建立植物整体三维模型包括：

根据不同植物的生长特性来定义其生长拓扑结构和生长模型；

将所述生长拓扑结构以数据的方式保存在数据库中；

将所述建立植物器官三维模型步骤得到的植物器官三维模型导出，依据所述植物生长拓扑结构将所述植物器官三维模型进行组合，形成各个生长阶段的植物整体三维模型；

将所述植物整体三维模型导入三维建模软件，对不同顶点进行变形，以获得不同的形态造型；

将所述的形态造型设置成关键帧，运用三维动画软件绘制植物整体三维形态模型。

将所述的各个生长阶段的植物整体三维模型设置成关键帧，运用三维动画软件绘制出一种植物生长三维动画片段。

建立动物模型步骤包括：

构建动物三维模型，对所述动物进行实际数据及图像采集，确定出符合实际动物形态结构及建模参数，用三维建模软件建立该动物不同生长时期的静态模型，并将动物三维静态模型打包成模型库；

结合计算机动画技术，基于上述动物三维静态模型创建动物动物动态三维模型，并生成动画片段。

建立动物三维静态模型步骤包括：

实际数据采集是指动物身体各部位实际尺寸大小；

图像采集包括二维特征照片或者视频；

植物各阶段包括出生/卵到个体成熟的各个生长阶段；

将动物的形态特征运用数学模型来表述，并将数学模型转换成三维建模软件支持的格式，导入三维建模软件，添加表面纹理，生成所述的动物三维静态模型。

建立动物动态三维模型包括：

通过现实视频采集或者仿真模拟的方式获得所述动物的骨骼模型和初始动作数据；

将所述初始动作数据拆分成完成独立动作的基本动作数据，每一分数据作为基本动作单元；

根据基本动作数据，对所述骨骼模型进行变换，计算每个骨骼节点的变换数据，输出关键帧动画；

对关键帧动画进行蒙皮参数计算，输出该动物动态三维模型，将不同动态三维模型打包成模型库。

生态场景虚拟现实模块，包括：

该模块负责所述农业生态系统场景的虚拟现实的可视化，设计场景管理器、场景展示方法和数据驱动场景可视化方法来对农业生态虚拟现实场景进行管理和实现。

场景管理器构建，包括：

场景管理器功能包括：

创建场景节点，将场景中的物体挂接在不同场景节点上；

在所述整体虚拟现实场景中初始化创建和放置场景中所涉及的物体、灯光，并组织和维护他们的在所述整体虚拟现实场景中的变换；

布置三维模型在场景中的位置和所在区域，管理三维动态模型；

对场景交互的支持，点击所述模型，即可进行相对应的交互操作与模型展示；

对场景进行渲染，将当前渲染队列的内容进行渲染；

所述渲染包括：对场景中的背景和天空进行渲染；设置并且渲染场景中的阴影；将当前窗口的可见物体放入渲染队列；

碰撞检测的支持，规定场景中的物体不能越过定义的范围，三维模型不能过度重叠交叉；

组织和维护摄像机，操控摄像机进行自由变换，完成对所述农业生态整体虚拟现实场景多角度漫游。

场景展示方法，包括：

参考实际场景的图片或视频，对场景中各物体的位置、大小和所在范围进行合理的定义，将定义的地理位置、面积大小、类型以数据的形式存储在数据库中，形成场景信息，以便场景加载时读取；

根据场景信息、载入地形、动植物三维静态模型，对所述场景进行初始化；

使用所述场景管理器对场景进行管理，控制场景中各类模型，完成对交互、碰撞检测、灯光的支持，完成渲染工作；

为场景展示选择一种展示方式，包括：固定摄像机方位的全景展示，以固定的角度多方位展示场景全貌；固定路径漫游，通过对摄像机行进路径的编排，以固定视角的漫游方式展示场景全貌；自由漫游，使用者通过操作控制摄像机行进，自主视角的方式多方位多角度的展示场景全貌。

数据驱动场景可视化方法，包括：

将生态场景三维模型模块里模型库中的模型信息进行存储；

将仿真输出参数与上述模型信息进行匹配，转化成系统模块识别的数据文件；

数据文件随着仿真实时参数的数据流输出进行实时更新；

读取上述数据文件，初始化相对应的模型，通过所述场景展示方法将模型载入场景并对模型进行实时控制和更新。

仿真输出参数包括：生态系统中主体的数量，当前坐标，当前状态。

仿真模型模块，包括：

建立局部核心生态系统仿真模型，对局部核心生态系统中各主要组成主体，生态功能，交互规则进行建模。为了更好地体现农业生态场景可视化方法的应用，本方法还建立了农业生态虚拟实验平台，针对局部核心生态系统中不同的生态组成，考虑参数变化对生态系统的影响，设计不同的实验内容，基于所述局部核心生态系统仿真模型构建农业生态虚拟实验平台。基于该模块实现对所述农业生态系统局部核心生态原理的可视化方法以及农业生态虚拟实验的设计。

所述局部核心生态系统仿真模型，包括：

参照复杂适应性系统的仿真模式，对农业生态场景的局部核心生态系统进行人工生命仿真，建立局部核心生态系统仿真模型。模型组成包括：

系统主体模块：根据生态功能，定义所述局部核心生态系统的大小和边界。定义仿真环境时间：连续的白昼与季节变换；

环境主体模块：对所述局部核心生态系统的生态环境进行建模，为多种不同的环境定义相应的变量；

生物主体模块：对存在于所述局部核心生态系统中，起主要农业生态功能的生物组成主体进行定义，并给定所述局部核心生态系统仿真中的主体合理的初始数量；

算法模块：建立规则和行为控制来描述所述局部核心生态系统的功能；

上述建立规则和行为控制包括：

建立所述局部核心生态系统组成主体间的关联交互规则和相互通信方式，以算法来描述该局部核心生态系统内部的组成结构；

建立所述植物建模步骤中植物生长模型、土壤水分平衡模型以及代谢模型，在环境因素与其它主体的影响下，不断更新植物当前状态和属性；

定义所述动物相应的动态属性，建立所述动物的认知与行为规则模型，在环境因素与其它主体的影响下，不断更新动物当前状态和属性。

数据统计模块：对仿真过程进行跟踪，对当前模拟结果进行统计，输出实时仿真数据；在试验平台中对所述局部核心生态系统进行模拟仿真，实时输出仿真实验数据。

建立农业生态虚拟实验平台，包括：

参数输入部分，该部分实现所述局部核心生态系统仿真模型参数的输入和修改；

模型运行部分，该部分根据参数的输入运行所述局部核心生态系统仿真模型，针对不同实验，选择模型中相应部分运行。

结果输出部分，该部分将模拟实验所得结果返回。该部分还附带实验评价模块，对模拟实验所得结果进行评价和反馈；

实验评价部分，结合相关文献资料，预制生态系统演变的优劣评价，对农业生态虚拟实验的结果进行评价。

(2)模型及场景展示阶段

包括：

单模型展示步骤，建立单模型展示窗口交互展示所述农业生态系统中的三维静态与动态模型；场景展示步骤，根据所述农业生态系统所在地的现实场景，设计编排该场景的实际组成结构，基于所述生态场景虚拟现实模块，对所述农业生态整体场景进行虚拟现实的展现。

单模型展示步骤，包括：

建立单模型展示窗口，用于交互展示所述农业生态系统的植物、动物三维静态和动态模型，将所述的建立植物模型步骤和建立动物模型步骤中的模型库集成在所述单模型展示窗口中。

场景展示步骤，包括：

采用所述场景展示方法对场景进行构建，展示所述农业生态系统的完整场景；

对场景进行构建还包括：

为所述农业生态系统的起主要生态功能主体的三维模型进行交互设计，包括调出该主体相应的所述单模型展示窗口，对该主体种类进行文字资料的描述。

(3)生态功能展示阶段

包括：

局部生态系统可视化，对所述农业生态场景的局部核心生态系统进行仿真，实现对所述局部核心生态系统虚拟现实可视化展现及三维动画展示；农业生态虚拟实验，在生态虚拟实验平台输入相关参数对所述农业生态系统进行计算机虚拟试验，获得仿真实验结果。

局部生态系统可视化，包括：

仿真模型运行步骤，确定仿真模型的输入参数，运行模型进行仿真；可视化再现步骤，基于所述场景展示方法，根据仿真初始数据初始化局部生态系统三维场景，再基于数据驱动场景可视化方法，根据仿真数据实时再现局部核心生态系统场景。

仿真模型运行步骤，包括：

考察所述农业生态场景的局部核心生态系统的构成以及原理，提取该系统中其主要生态功能的主体和相关联规则，采集该局部核心生态系统的实际数据，基于上述建立局部核心生态系统仿真模型对该局部核心生态系统进行建模；

根据所述农业生态系统的组成和原理，确定输入参数的主体。输入参数，运行上述局部核心生态系统仿真模型，对所述局部核心生态系统进行仿真并获得仿真实验数据；

可视化再现步骤，包括：

为建立好的模型设定合理初始参数，根据初始参数初始化虚拟现实场景。

实时导出所述数据统计模块中的数据文件，运用所述数据驱动场景可视化方法，驱动相应模型的布置和运动，实时构建和更新所述局部核心生态系统的虚拟现实模型，实现局部生态系统三维虚拟现实场景的展示。

定义一个生态周期的时间间隔，通过设定场景摄像机的运作，将所述时间间隔中场景的演化进行录制，制作所述农业生态系统的生态三维动画。

农业生态虚拟实验，包括：

虚拟实验设计步骤，根据实验需求，设计虚拟实验的主体、参数和实验过程；虚拟实验运行步骤，根据建立的局部核心生态系统仿真模型，运行农业生态虚拟实验平台，得到实验结果。

虚拟实验设计步骤，包括：

定义所需的实验需求，确定实验所涉及的所述局部核心生态系统中的主体；

确定参数输入的主体，确定实验所需参数，未定义的使用默认参数；

实验底层模型为所述建立的局部核心生态系统仿真模型，根据实验需求，确定需要调用的该模型模块。

虚拟实验运行步骤，包括：

将实验所需参数输入所述农业生态虚拟实验平台；

在平台中运行所述实验底层模型；

从试验平台中输出实验结果，并对其进行评价。

生态功能展示阶段中的参数，包括：农业生态场景局部核心生态系统中植物主体的属性，数量，生长状态，间距，产出；动物主体的的属性，数量，生长状态，行为活动，产出；环境主体的天气：温度，光照，降雨；土壤：有机物、水分、肥料；水域：溶氧、有机物。

所述农业生态系统场景为畜牧草场，渔猎水域，生态养殖：稻鱼共生，桑基鱼塘，生物治虫：稻田养鸭。

本实施例通过虚拟现实技术较真实地展现了传统农耕文化中的农业生态系统，对生态系统的结构功能进行了较详尽的设计，在一定程度上贴近了农业生态系统的真实概况。除了使使用者获得对农业生态有直观的感受外，还能够加深使用者对农业生态具体原理的理解，帮助其在今后实践中进行具体的应用。此外，本实施例提供了农业生态系统模拟仿真方法，实现了在计算机上对农业生态系统的仿真，并基于此进行生态模拟实验，对现实农业生态场景中的农业生产实践具有指导作用。

图3示出了本实施例提供的一种农业生态场景的可视化装置的结构示意图，所述装置包括模型构建模块31、局部仿真模块32和模型展示模块33，其中，

所述模型构建模块31用于构建农业生态场景的三维模型、仿真模型和虚拟现实模型；

所述局部仿真模块32用于载入所述三维模型，导入实时数据到所述仿真模型进行局部生态系统仿真，得到实时仿真结果；

所述模型展示模块33用于将所述实时仿真结果导入所述虚拟现实模型，所述虚拟现实模型驱动所述三维模型进行可视化展示。

具体地，所述模型构建模块31构建农业生态场景的三维模型、仿真模型和虚拟现实模型；所述局部仿真模块32载入所述三维模型，导入实时数据到所述仿真模型进行局部生态系统仿真，得到实时仿真结果；所述模型展示模块33将所述实时仿真结果导入所述虚拟现实模型，所述虚拟现实模型驱动所述三维模型进行可视化展示。

本实施例通过构建并载入农业生态场景的三维模型，并通过仿真模型进行局部生态系统仿真得到实时仿真结果，并将实时仿真结果导入虚拟现实模型进行可视化展示，能够对农业生态的形式、原理进行了全方位的科普。

进一步地，所述装置还包括：

结果导出模块34，用于根据预设实验需求载入所述三维模型，导入预设数据到所述仿真模型，进行局部生态系统仿真，得到目标仿真结果，并将所述目标仿真结果导出至文件中。

进一步地，所述结果导出模块34进一步用于根据预设实验需求，设计仿真实验的主体、参数和实验过程，并根据所述仿真实验的主体、所述参数、所述实验过程载入所述三维模型。

进一步地，所述模型构建模块31包括：

地形模型构建单元311，用于根据农业生态系统所在地的实际地貌特征、地表情况、海拔数据和地理信息数据，建立地形模型；

植物模型构建单元312，用于根据所述农业生态系统中的植物形态和功能要求，建立植物模型；

动物模型构建单元313，用于根据所述农业生态系统中的动物运动形态要求，建立动物模型；

其中，所述三维模型包括所述地形模型、所述植物模型和所述动物模型。

更进一步地，所述模型展示模块33进一步包括：

单模型展示单元331，用于建立单模型展示窗口，当选择单模型展示时，展示所述地形模型、所述植物模型和所述动物模型；

场景展示单元332，用于建立场景展示窗口，当选择场景展示时，根据所述农业生态系统的现实场景，生成并展示由所述地形模型、所述植物模型和所述动物模型组成的所述三维模型。

本实施例所述的农业生态场景的可视化装置可以用于执行上述方法实施例，其原理和技术效果类似，此处不再赘述。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

Claims (10)

1.一种农业生态场景的可视化方法，其特征在于，包括：

构建农业生态场景的三维模型、仿真模型和虚拟现实模型；

载入所述三维模型，导入实时数据到所述仿真模型进行局部生态系统仿真，得到实时仿真结果；

将所述实时仿真结果导入所述虚拟现实模型，所述虚拟现实模型驱动所述三维模型进行可视化展示。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

根据预设实验需求载入所述三维模型，导入预设数据到所述仿真模型，进行局部生态系统仿真，得到目标仿真结果，并将所述目标仿真结果导出至文件中。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据预设实验需求载入所述三维模型，进一步包括：

根据预设实验需求，设计仿真实验的主体、参数和实验过程，并根据所述仿真实验的主体、所述参数、所述实验过程载入所述三维模型。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述构建农业生态场景的三维模型，进一步包括：

根据农业生态系统所在地的实际地貌特征、地表情况、海拔数据和地理信息数据，建立地形模型；

根据所述农业生态系统中的植物形态和功能要求，建立植物模型；

根据所述农业生态系统中的动物运动形态要求，建立动物模型；

其中，所述三维模型包括所述地形模型、所述植物模型和所述动物模型。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述虚拟现实模型驱动所述三维模型进行可视化展示，进一步包括：

建立单模型展示窗口，当选择单模型展示时，展示所述地形模型、所述植物模型和所述动物模型；

建立场景展示窗口，当选择场景展示时，根据所述农业生态系统的现实场景，生成并展示由所述地形模型、所述植物模型和所述动物模型组成的所述三维模型。

6.一种农业生态场景的可视化装置，其特征在于，包括：

模型构建模块，用于构建农业生态场景的三维模型、仿真模型和虚拟现实模型；

局部仿真模块，用于载入所述三维模型，导入实时数据到所述仿真模型进行局部生态系统仿真，得到实时仿真结果；

模型展示模块，用于将所述实时仿真结果导入所述虚拟现实模型，所述虚拟现实模型驱动所述三维模型进行可视化展示。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括：

结果导出模块，用于根据预设实验需求载入所述三维模型，导入预设数据到所述仿真模型，进行局部生态系统仿真，得到目标仿真结果，并将所述目标仿真结果导出至文件中。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述结果导出模块进一步用于根据预设实验需求，设计仿真实验的主体、参数和实验过程，并根据所述仿真实验的主体、所述参数、所述实验过程载入所述三维模型。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述模型构建模块进一步包括：

地形模型构建单元，用于根据农业生态系统所在地的实际地貌特征、地表情况、海拔数据和地理信息数据，建立地形模型；

植物模型构建单元，用于根据所述农业生态系统中的植物形态和功能要求，建立植物模型；

动物模型构建单元，用于根据所述农业生态系统中的动物运动形态要求，建立动物模型；

其中，所述三维模型包括所述地形模型、所述植物模型和所述动物模型。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述模型展示模块进一步包括：

单模型展示单元，用于建立单模型展示窗口，当选择单模型展示时，展示所述地形模型、所述植物模型和所述动物模型；

场景展示单元，用于建立场景展示窗口，当选择场景展示时，根据所述农业生态系统的现实场景，生成并展示由所述地形模型、所述植物模型和所述动物模型组成的所述三维模型。