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三维模型在农业感知物联网中的研究与应用

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资料介绍

农业物联网二维平面已经无法满足时代的发展,采用Skyline三维模型构建技术对农业三维立体式空间信息进行分析,结合农业园区物联网,构建农业三维物联网大数据智慧感知平台,实现农业资源、信息和技术的共享,为农业园区管理者提供精准园区管理方案,同时,也实现了农业园区远程观光真实体验园区风貌.

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贵州农业科学2017，45(11)：135～138

Sciences

Guizhou

Agricultural

[文章编号]1001—3601(2017)11—0426—0135—04

Information and

and Environment

Agricultural

Technology‘Agricultural Engineering‘Resource

三维模型在农业感知物联网中的研究与应用

陈维榕，童倩倩，舒田，李莉婕，彭志良，赵泽英’

(贵州省农业科学院科技信息研究所，贵州贵阳550006)

[摘要]农业物联网二维平面已经无法满足时代的发展，采用Skyline三维模型构建技术对农业三维

立体式空间信息进行分析，结合农业园区物联网，构建农业三维物联网大数据智慧感知平台，实现农业资源、

信息和技术的共享，为农业园区管理者提供精准园区管理方案，同时，也实现了农业园区远程观光真实体验

园区风貌。

[关键词]三维模型；物联网；智慧农业；三维物联网

[中图分类号]S126

[文献标识码]A

Research and

Three-dimensional Model in

ication of

Appl

Internet

Tian，LI

Agricultural Perceptive

Things

CHEN

Weirong，TONG Qianqian，SHU

Lijie，PENG Zhiliang，ZHAO Zeying。

Science and

Institute，Guizhou

Science

(Agricultural

Technology Information

Academy of Agricultural

Guiyang，

Guizhou 550006，劭ina)

to the times

Abstract：TWO—dimensional

internet of

cannot

plane

things

adapt

agricultural

analyzed agricultural

this

the authors

three—dimensional

the

wisdom _{perceptive platform}

information

development，in

paper

space

by using

three—dimensional model construction

three—dimensional internet of

constructed

technology，then

Skyline

data in combination with internet of

agricultural

things big

make it come true to share

things

resources，information

not

agricultural parks．The platform

only

agricultural

in remote

and

also

provide

distance，but

technology，and

lively experience agricultural park landscapes

for the

managers．

management plan

precision agricultural parks

words：three-dimensional model；internet

Key

things；wisdom agriculture；three—dimensional

internet of

things

自1999年物联网在美国移动计算和网络国际

会议提出后，从基于互联网、RFID技术和EPC标

准，利用射频识别技术、无线数据通信技术等，构造

的一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网，

逐渐发展成为以互联网技术、射频识别传感器、视频

监控系统、视频分析系统及数据仓库技术和数据挖

掘技术、虚拟现实技术构建的全三维数字化物联网。

三维模型已被广泛地应用于“智慧地球”的各个地域

和行业。如刘小天等口]基于“人、物、环境”三维模型

的教育资源管理平台，黄文嘉等[2]基于城市规划管

理的三维建模应用研究等。

Skyline公司提供的三维模型构建解决方案，结合农

业物联网技术，在农业中进行三维物联网应用研究，

实现农业资源、信息、技术的共享，为农业立体可视

化科研提供可靠的平台。

平台设计

采用Skyline PhotoMesh与倾斜摄影技术构建

农业园区复杂多样的环境三维模型结合互联网技

术、传感器技术和3s技术等，以农业物联网终端设

备(空气温湿度、土壤温湿度、蒸发、雨量、光照、风

速、风向等传感器及灌溉、施肥控制器)数据源采集

和控制接口引擎实时采集各种传感器等微设备为终

端数据(图1)，通过农业作物生长模型分析引擎进

行分析处理，再以图表、文字，结合园区三维模型通

过虚拟现实方式进行展示；同时掌握作物生长的各

种请求，实现远程水肥控制等要求，最终实现农业物

联网一站式管理，进而构建成高清、实时、全面的农

随着物联网在国际上发展的10年间，2009年

物联网被正式列为中国五大新兴战略性产业之一，

三维模型在“数字城市”、“智慧工厂”和“智慧感知旅

游”中不断地兴盛发展，然而在农业中，物联网技术

仍停滞在二维平面中，无法直观地、全面地、科学地

体现“智慧农业”的与时俱进。因此，笔者等通过以

l收稿日期l 2017-08—17；2017—10—08修回

[基金项目] 贵州省科技计划项目“山地高效农业园区3s与物联网技术集成研发”[黔科合支撑(2016)z5583；贵阳市与省农科院农业科技

合作项目“都市现代农业园区物联网集成应用示范”[院地农科合字(2015)]；贵州省农业科学院院专项项目“基于GIS种植业

类现代农业示范园区信息管理系统构建”[黔农科院院专项(2013)0191

[作者简介]陈维榕(1987一)，女，助理研究员，从事农业信息技术研究。E—mail：515239705@qq．corn

*通讯作者：赵泽英(1975一)，男，研究员，从事农业信息技术研究。E—mail：605538133@qq．COrn

万方数据

贵州农业科学

Guizhou

Sciences

Agricultufal

程业三续扔联网丈数据智慧感知平台，

霸

潞稳库．懒生燃坠· 堪

爰集设备数据采集接口和控制设备控剖接口

图2

Sk)Iine三屏一体

一冒

!警船燃删嘣阀

张监粤雕头_嚷骥

screens

Skyline

Fig．2

Integration

multiple

台”设计的“感知农业”系统通过以下4个步骤实现

其功能。1)游客登录平台，进入农业园区三维全景

展示场景。2)游客可根据自身需求，放大或旋转视

角进行园区多方位观光，了解园区各种终端设备的

部署位置和园区分区概况。3)感知系统与游客进

行信息互动，实时查看监测点环境信息、视频监测

点、作物生长状态以及农田水肥操控状态等。4)游

客走出该感知区域，退出平台。

图1 农业三维物联网大数据智慧感知平台架构

Wisdom

structure of

Fig．1

perceptive platform

three-dimensional internet of

agricultural

data

things big

业三维物联网大数据智慧感知平台。

关键技术

2．1

技术实现

“农业三维物联网大数据智慧感知平台”是以物

体验式园区旅游“农业三维物联网大数据智慧

感知平台”让游客在体验园区风光的基础上，将园区

的各种实时信息及时传递给游客，让游客体验到身

联网技术为核心，将感知终端搜集的农作物生长环

境信息进综合处理与即时反馈，并通过互联网、移动

互联网等进行互动传播，以虚拟现实技术构建的三

维模型为表现手段，从而实现对农作物种植环境、生

长条件及水肥控制的立体化、可视化、智能化管

理‘洲]。

临其境的深层次体验，是对传统园区管理与体验的

升级。

实例应用

基于Skyline系列交互应用软件，用户可自定

义创建虚拟三维可视化场景，并进行浏览、查询和分

析。三维可视场景由航空和卫星影像、地形高程数

据和其他的二维及三维信息源(包括空间数据集数

据层)融合而成。Skyline具有独特的功能，不需要

数据预处理，能够快速融合不同的、分布式的实时传

输源数据，快速创建实时三维交互式环境。

以白云区都市园区为例，参照陈维榕等[7唱3前期

的应用进行农业物联网构建。

3．1

园区三维模型构建

根据园区测区航飞情况，对于倾斜多相机拍摄

的影像，根据不同相机进行影像分组，并存放到指定

的目录，并根据相机参数、POS信息等按照一定的

格式信息创建一个EO文件，实现将影像导人软件

进行后期的处理。建立新工程并进行设置，包括对

建模Tile的尺寸、空三Tile包含的照片数及基本地

形设置。导人EO文件，加载WMS高精度参考影

像，包括影像的完整性、影像姿态等的调整，自动空

三结算。设置Build名称，提交工作流任务，经过密

集点云匹配、点云融合与构网，无缝自动纹理映射，

三维数据瓦片化，实现实景三维模型自动构建，输出

格式包括3DML、OSGB、DAE、OBJ、PLY等。最后

进行模型检查，包括成果完整性检查、纹理完整性检

查、模型完整性检查、数据精度检查、模型成果效果

采用全组件化设计，提供丰富而多层的API、

Active

X控件，可以根据用户需求灵活配置软件模

块，并支持标准语言开发，特别是对．NET技术支持

完善，可实现Desktop或Web应用，满足公众或者

限制访问的安全网络的授权用户的特殊需求，在单

机和网络环境下均可进行用户定制。浏览器端支持

IE、Chrome以及FireFox浏览器，从而最终实现

Skyline三屏一体(图2)。

2．2

技术应用

“农业三维物联网大数据智慧感知平台”是对传

统农作物生长管理技术的升级，也是对农业园区农

旅一体化体验方式的一种升级。其实现了信息互动

的“智慧农业”，也深化扩展了农旅一体化过程中的

“感知农业”。

检查。生产的模型具备任何地理参考坐标系的转

换，360。任意角度浏览，构建园区模型(图3)。

3．2

园区三维模型处理与发布

3．2．1

处理根据模型应用场景，通过TerraEx—

Pro中的ActiveX组件进行模型应用处理，

感知农业“农业三维物联网大数据智慧感知平

plorer

万方数据

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