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1、现代农业科技展馆虚拟现实应用整体规划方案201X年X月第1章项目背景1.虚拟现实技术1.现代农业科技展馆1.虚拟现实技术与农业科技馆的结合2第2章项目需求分析4第3章建设方案5.总体思路5.建设原则5.建设规划61区-虚拟现实互动体验区72区-全息投影区133区-互动投影区144区-虚拟现实一体机185区-多通道环幕区21第4章项目投资估算25第1章项目背景科技馆是政府和社会开展科学技术普及工作和活动的公益性基础设施。科技馆的建设应满足科普教育、观众服务、支撑保障等功能的需要。实施观众可参与的互动性科普展览、教育活动是科技馆的核心功能。目前，我国科技类场馆发展的规模、数量和种类，以及每个馆的建
2、设理念、展教内容水平，与之前相比不可同日而语。应该说，全国各地科技馆发展正处于历史上最好的机遇期。近年来，随着科技的发展，虚拟现实相关技术及消费级设备不断涌现，高端应用、大众应用不断扩展，既为产业发展带来重要机遇，同时也为科普工作拓展了边界和视野。虚拟现实技术在科技馆领域中的深入应用，是科技馆传统展览方式向现代化展览方式转变的最好方法。1.1. 虚拟现实技术VR是VirtUalReaIity的缩写,译为中文即“虚拟现实”，该技术融合了计算机3D图形技术、计算机仿真技术、传感器技术、显示技术等多种科学技术，在多维信息空间上创建一个虚拟信息环境，使用户具有身临其境的沉浸感，并在虚拟现实环境中产生交
3、互，有助于使用者加深感受、启发认知。VR技术克服了传统的人机接口方式的弊端，代表了人机接口方式的最新发展方向，因而引起了广泛关注,并得到越来越多的应用。2016年被称为全球虚拟现实(VR)元年，包括硬件设备、VR应用、资源内容、服务与渠道在内的VR/AR产业，已浮现出营收高达百亿的庞大产业规模，并呈现了巨大的市场潜力。可以预见的是，随着技术的逐渐成熟和完善，VR技术将在科研教学、虚拟医疗、虚拟驾驶、旅游景观、航空航天、远程协同、城市规划、农业生产、游戏娱乐、工业仿真、军事模拟、广告营销、虚拟实验，甚至心理疾病治疗等领域，带来一次颠覆性的技术变革。1.2. 现代农业科技展馆现代农业科技展馆的建设
4、汇集了目前国内外的农业高端科技，通过引进、集成、再创新，集中展示现代农业相关科学技术成果，如现代光伏农业、农业物联网技术、潮汐式灌溉技术、气雾栽培技术、立体栽培技术等，提高园区内设施农业的科技含量。科技馆的建设内容主要涵盖三个方面：光伏农业一体化发电项目、农业物联网技术示范以及植物工厂。科技馆的整体设计充满了时尚感和科技感：中央设计为六角型温室造型，并向五个方向延伸出五个温室，状似一朵盛开的鲜花。科技馆对各展示区进行了科学、合理的规划，其中中央六角型温室的具体规划如下：中央六角型温室第一层,规划设计为植物工厂；中央六角型温室第二层，规划设计为家庭阳台(天台)农业模式展示区及开放式会议区。周围五
5、个温室的具体规划如下：AKA2温室,规划设计为果菜类高产栽培展示；BkB2温室，规划设计为节水灌溉展示区；C3温室，规划设计为盆花栽培装备展示区。1.3. 虚拟现实技术与农业科技馆的结合虚拟现实(VR)技术融合了计算机3D图形技术、计算机仿真技术、传感器技术、显示技术等多种科学技术，在多维信息空间上创建一个虚拟信息环境，能使用户具有身临其境的沉浸感和模拟现实环境的交互性，以及从无到有的构想性，加深感受、启发认知。VR技术特征与科技馆的教育理念非常契合，有助于充分发挥科技馆的科普教育功能。对于农业科技馆来说，VR技术所具备的沉浸性、交互性、构想性，将让科技馆变得更具科技感。第一，利用VR的沉浸性
6、，可创设VR“真实”的体验场景，通过再现实际景观或者搭建虚拟三维景观，进行如同身临其境的体验，360度全景交互，随时随地亲身探索现代农业科技，使得体验者能够深度沉浸在虚拟环境中。第二，借助VR的交互性，可使体验者与农业科技的虚拟世界产生互动，比如在大棚内尝试调节各类传感器或者在植物工厂内调节光、温、水、肥、气等环境因子，即时获取并观察温室作物的生长变化情况。第三，体现构想性。利用VR的构想性突破自身能力限制探索领域，如光伏发电、新型灌溉、新型栽培等技术，让体验者深切感受到农业科技的巨大推动作用和独特魅力。第2章项目需求分析立足于现代农业科技展馆的建设初衷，针对不同的参观群体，展示的侧重点要求如
7、下：面向专业人员，展示应具有创新性、科学性、超前性；面向广大市民,展示应具有可观性、可操性、科普性；面向农户，展示应具有示范性、实用性、可学性。以上述要求为前提，以目前主流的虚拟现实技术为核心，结合农业科技馆的建设理念、初步规划及实际需求，并融合其它技术，与科技馆功能完美匹配，为科技馆提供VR模拟交互、AR体验、互动投影、多通道环幕等方面的技术展示，充分发挥虚拟科技馆的种种优势，采用最新技术来推动科学普及，有效提升科技馆的技术含量和独特魅力。第3章建设方案3.1.总体思路围绕现代农业科技展馆的建设内容，以虚拟现实技术为核心，充分融合其它技术手段，打造一个科技含量高、独特创新的农业科技馆。总体思
8、路如下：依托虚拟现实(VR)相关技术，打造创客展示区和农业科普角，主要展示农业技术控制及作物生长要素变化影响控制、农业奇观、农业教室等；依托增强现实(AR)技术，打造AR体验区，主要展示作物生长交互及农业新技术模拟控制；依托互动及全息投影技术，打造互动投影区，主要实现全景沙盘以及灌溉、栽培、果实摘取等技术的展示；依托多通道环幕投影技术，打造多通道环幕区，主要实现对农业科技、农业新技术及生长要素(水、肥、热、气、光)等的展示。3.2.建设原则本项目将遵循经济性、先进性、普及性、创新性、示范性的原则进行规划设计。1、经济性适用安全，经济合理，节约资源，有利发展。应按区域统筹规划，合理确定建设规模、
9、布局设馆，有效控制建设投资，对建设项目实施全过程管理。2、先进性采用当今国内、国际上最先进和成熟的计算机软硬件技术和移动互联网技术，使系统能够最大限度地适应今后技术发展变化和业务发展变化的需要。3、普及性农业科技馆建设可作为提高民众农业科学文化素质的社会公益场所，以及普及农业科学知识、倡导农业科学方法、传播农业科学思想、弘扬农业科学精神和推动农业科技创新的重要基础设施，乃至为青少年提供农业科普宣传教育的新型教学基地。4、创新性把VR、AR等最新技术应用于农业科技馆的展示宣传，积极开发相关VR、AR资源,实现农业科技宣传在技术上的创新，让公众切身体验农业科技的最新应用成果，从而深入了解农业科技、
10、爱上农业。5、示范性项目通过引入VR、AR等高新技术，全面发挥现有农业科技的展示效益，拓展农业科技宣传渠道，增强影响力，同时也为科学研究提供便利条件。项目具备传播性，该模式可直接复用到其他区域，具备高度的示范性。3.3.建设规划根据项目的实际需求及总体建设思路，本次项目建设拟选址科技馆二楼，如上图所示，一共分为六大区域，每块区域面积约为120平方米。各区域的具体规划布局如下：1区设计规划为虚拟现实互动体验区；2区设计规划为全息投影区；3区设计规划为互动投影区；4区设计规划为虚拟现实一体机；5区设计规划为多通道环幕区；最下方区域设计规划为入户门位置与自由设计区。根据上述规划，每个区域的具体建设内
11、容如下图所示：建设区域外墙体1区-AR/VR体验区VR农业科技馆建设内容2区-全息投影区3区-互育股影区4区-VR科普角5区-多通道立体求幕区,资源设备/产品3.3,1.1区-虚拟现实互动体验区该区域主要向公众展示虚拟现实/增强现实相关技术，设计平面图如下:1区设计平面图(1) VR互动体验区：采用VR体验互动游戏设备，身临其境体验VR虚拟世界，体验农业类游戏，例如太空栽培、摘果子、植物大战僵尸等与农业科技、场景相关的交互操作或游戏，以此大大提升公众参与的兴趣，学习到相关农业知识的同时也增强了用户粘性。(2) AR互动体验区：采用AR互动技术，结合精心设置的二维码、图片等AR扫描载体，用户借助
12、智能手机终端，开启摄像头扫描功能，即可在手机上直观立体化呈现作物或场景全貌，用最直观、形象的方式展示农业领域新技术。建设内容(1)VR互动体验区VR互动体验区主要提供太空栽培、娱乐类虚拟互动体验，通过高度沉浸式体验和交互操作，充分提高用户的兴趣，在无形中了解、熟悉和掌握农业相关知识。1)太空栽培以VR头盔显示方式，使用户身处体验空间站内，亲身体验太空蔬菜栽培的全过程:基于信息采集及反馈装置，获取手部运动相关信息，模拟用户在空间站内真实栽种蔬2)植物大战僵尸太空栽培菜的场景。以VR头餐皇示方式,使用户体越空间站对接,太空蔬菜郴酣过程.圣于手部运动信卿箧密I.获取手部运动,实现用户手指采摘腕Sl等
13、过程.用户带上HTCVIVE眼镜，进入一片农场，通过武装多种植物切换不同的功能，快速有效地把僵尸阻挡在入侵的道路上。不同的敌人、不同的玩法构成多种不同的游戏模式，加之黑夜、浓雾以及泳池之类的障碍，在增加游戏趣味性、挑战性的同时，也能科普不同的农业环境、农作物知识等，有效提高公众对于农业知识、科技的兴趣。(2)AR互动体验区AR体验区建设主要包括植物生长交互、农业新技术模拟控制两个方面。1)植物生长交互在传统的农学实验中，往往要观察测试植物的一个生长期，则需要花大量时间。而AP技术可视化地模拟植物在各种浇水、施肥、除草等条件下的发展过程，用户不但可以了解植物生长全过程中各种鲜、干物质积累的形状，
14、还可以从不同视角了解动植物的逼真形态。并且了解农科知识，简单、有趣而且印象深刻。通过手机上的APP识别特定图形来触发各种“植物效果”的呈现，包括构建虚拟的3D模型、在图像上进行视频叠加、播放音效以及加载指定的链接等等。比如：通过手机APP扫描识别特定的图形，手机屏幕上即呈现各种植物图片可供选择。点击甘蔗图片按钮，即呈现成熟的甘蔗作物全貌。当我们用手触碰甘蔗时，它会示意性的摇摆晃动。该应用设计了引导性的操作，用户可根据提示进行操作，一步一步带入情境。甘蔗的种植过程:第一步：点击收割刀，先将已成熟的甘蔗收割后，取一节甘蔗埋于土壤中；第二步：根据提示给甘蔗浇水，第一次浇水完，种子发芽；再次浇水，成长
15、到树苗；第三步：再根据提示给植物进行施肥、驱虫，让甘蔗快速从小树苗长成成熟的甘蔗；第四步：甘蔗成熟后，屏幕下方会自动显示甘蔗收成后的一些用途渠道。2）农业新技术模拟控制围绕现代光伏农业的自身优势，结合AR技术和设备，我们可以做到：面对专业人员：专业人员可通过手机APP扫描特定图像，手机屏幕即可呈现模拟现实的农业大棚，应用设计了引导性的操作，用户可根据提示进行操作，一步一步带入情境。第一步：点击光伏农业大棚，根据季节选择光伏发电，屏幕立即展示光伏系统是如何运用太阳能发电、蓄电，在不同季节蓄电情况。第二步：点击下一步，展示光能是如何透过大棚为室内植物提供温度、阳光、水分等。并且触碰屏幕可以直观显示提供不同季节不同时间大棚室内植物所需的温度、阳光、水分。专业人员在进行观察分析时，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。面对广大市民：市民可通过手机APP扫描特定图片，就可以通过AR技术可视化地模拟植物在各种水肥、营养胁迫条件下的发展过程，用户根据提示操作，不但可以了解植物生长全过程中各种鲜、
