基于VRML的交互式农田三维虚拟场景的设计与实现(2)

　　2 虚拟农田场景的设计

　　2．1  建立虚拟场景应用背景

　　虚拟现实农 田场景设计是利用人造景观和自然景观相结合，为检测农机作业机组在农 田中的工作性能、减小能耗、提高功效以及检测关键部件的工作性能提供一个实用的软件开发试验平台。例如 ，通过与虚拟现实农田场景的交互，就可以不受季节限制，完成对收获机割台工作性能的测试，掌握其动力消耗、损失率和传动配合等情况，进而测试整机设计方案的合理性。虚拟现实农田场景设计针对农 田路况 、农作物布局和行走作业机组进行虚拟仿真，创造出逼真的三维立体场景 。

　　2．2 虚拟现实农田场景设计

　　虚拟现实农 田场景设计是利用虚拟现实程序设计进行软件的设计开发，使虚拟农田场景与现实农田场景融合，从而创建出逼真的三维立体农田场景。虚拟现实农 田场景包括玉米地、土地、人行道和行走车辆等。在虚拟现实农田中，可以体验虚拟世界给人们带来的现实无法比拟的感受。

　　虚拟现实农 田场景软件设计，是利用先进的渐进式软件开发模式对虚拟现实农田场景进行需求分析、设计和编码 ，包括路面设计 、人行道设计 、作物设计和车辆设计等。设计采用模块化和组建化设计思想，开发设计层次清晰、结构合理的虚拟现实农田场景。虚拟现实农田场景设计的层次结构如图 1所示。

　　2．3 农田三维源数据获取

　　农田三维源数据多种多样，主要有地形图、专题地图、卫星影像、航空相片和现有的数据文件以及相应的海量属性数据等，包含等高线、高程点、沟渠、田间道路 、田埂、植被类型、农作物等图层或数据类型。不同格式的源数据的采集获取方式也不同，主要包括全野外数字测图、地形图数字化和数字摄影测量等。

　　2．3．1  农田三维对象建立

　　对于大范围农 田地形数据，采用内联 VRML文件，将整个复杂的地形分为几个部分，每一部分用一个相应的 VRML文件创建，最后用 Inline节点将这几部分的VRML文件集合到一个 VRML文件中，得到整个地形模型。对于田埂、沟坡、田边树木和沟渠等农田设施，需要单独三维建模。建模时，将其分为点、线状地物和面状地物，以便分别建模描述表达。可以选用 Auto CAD，3DS MAX，ISB(Intemet Space Builder)等作为三维模型的开发工具，然后通过文件转换工具转换成．wrl文件。为营造出真实农田的氛围，在户外用数码相机采集农作物真实纹理，并进行适当的处理，得到理想的材质图片。

　　2．3．2 编辑软件的选择

　　采用 VrmlPad编辑器来对 VRML文件编辑。Vrm1．Pad编辑器在编写 VRML文件时，除具有一般 的文本编辑功能外，还可以提示选择 VRML语言的关键字，而且用户定义的节点名和事件名等会 自动地动态加入关键字库 中，参与提示选择，编程人员无需记忆VRML众多的关键字。VrmlPad编辑器支持打开文件时的预览，支持对节点效果的预览和整体场景预览。通过对 VrmlPad编辑器中浏览器控制按钮的选择 ，用户可以从不同角度观看场景。