劉文秀 韓鑫

溫室大棚生境質(zhì)量的好壞可以在某種程度反映出作物的生長(zhǎng)發(fā)育情況和產(chǎn)量大小，因此，溫室大棚生境信息時(shí)空數(shù)據(jù)可視化具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

隨著科學(xué)的進(jìn)步和發(fā)展，研究學(xué)者開(kāi)展了許多關(guān)于溫室大棚生境信息的監(jiān)測(cè)方面的研究。侯加林等設(shè)計(jì)了一款移動(dòng)式溫室環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，滿足了溫室大棚生境信息監(jiān)測(cè)要求，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)的定位數(shù)據(jù)。單業(yè)榮等設(shè)計(jì)了智能溫室遠(yuǎn)程控制平臺(tái)，通過(guò)3D可視化效果實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互漫游。李惠玲等研發(fā)了適用于溫室高架栽培作物的軌道式移動(dòng)檢測(cè)平臺(tái)，可采集生境信息，實(shí)現(xiàn)提取作物生長(zhǎng)信息。杜克明等建立了物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與WebGIS空間數(shù)據(jù)點(diǎn)面數(shù)據(jù)融合的農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

上述的研究?jī)?nèi)容側(cè)重于溫室大棚生境信息數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)，基于作物生長(zhǎng)過(guò)程的多視圖和多維空間數(shù)據(jù)分析和可視化方面仍存在不足。因此，本文將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，建立多視圖、多維時(shí)空數(shù)據(jù)可視化方法，實(shí)現(xiàn)了生境信息與三維場(chǎng)景交互漫游，為表達(dá)時(shí)間和空間上的信息全面感知數(shù)據(jù)、深度挖掘空間數(shù)據(jù)提供了更多的可能。

Web頁(yè)面是種植管理者獲取數(shù)據(jù)信息的主要入口，它也是數(shù)據(jù)可視化內(nèi)容呈現(xiàn)和交互的主要載體。針對(duì)番茄種植管理者對(duì)地理位置和數(shù)據(jù)可視化的需求，研發(fā)基于WEB端的溫室大棚生境信息時(shí)空數(shù)據(jù)可視化平臺(tái)，功能模塊劃分為四個(gè)部分：溫室大棚三維場(chǎng)景交互漫游、溫室大棚生境數(shù)據(jù)空間分布可視化、溫室大棚生境多維數(shù)據(jù)同步可視化、溫室大棚生境感知數(shù)據(jù)二維折線圖數(shù)據(jù)可視化。實(shí)現(xiàn)了種植管理者可以對(duì)同一個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象在不同視圖中采用不同的可視化表達(dá)，也可以對(duì)不同但關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)對(duì)象采用相同的可視化表達(dá)，有利于種植管理者在不同的角度和不同的顯示方式下觀察數(shù)據(jù)特征。

一、溫室大棚三維場(chǎng)景交互漫游

此功能模塊可直接查看溫室大棚三維場(chǎng)景以及各傳感器采集的數(shù)據(jù)信息。通過(guò)融合多種數(shù)據(jù)三維建模技術(shù)、快速對(duì)溫室大棚內(nèi)部三維模型進(jìn)行搭建，除此之外，還有溫室大棚內(nèi)模型所在位置的地理位置信息。界面可全方位、多角度地展示溫室大棚內(nèi)部場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)預(yù)設(shè)管道展示、植株觀察模擬、實(shí)時(shí)顯示生境感知系統(tǒng)的傳感器數(shù)據(jù)三個(gè)交互效果。通過(guò)添加3D視覺(jué)效果及交互漫游，使種植管理者沉浸式感知溫室大棚內(nèi)部環(huán)境數(shù)據(jù)空間分布情況。

二、溫室大棚生境數(shù)據(jù)空間分布可視化

該模塊主要通過(guò)溫室大棚生境信息感知系統(tǒng)采集到的環(huán)境參數(shù)信息是與溫室大棚內(nèi)空間位置緊密相關(guān)的。僅查看某一個(gè)信息感知系統(tǒng)采集的各傳感器數(shù)據(jù)很難全面反映溫室大棚內(nèi)部的情況，因此，需要從一個(gè)宏觀的、全面的角度對(duì)感知的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行空間分布情況的分析。本文通過(guò)依據(jù)生境感知系統(tǒng)的坐標(biāo)直接標(biāo)識(shí)在溫室大棚的正射影像地圖上，則數(shù)據(jù)類型、數(shù)值大小依據(jù)不同顏色和顏色的深淺來(lái)表示。

三、溫室大棚生境多維數(shù)據(jù)同步可視化

該模塊可實(shí)現(xiàn)多維溫室大棚生境信息環(huán)境參數(shù)與地理數(shù)據(jù)的同步展示。針對(duì)散點(diǎn)圖可視化維度信息可視化的不足，在三維空間中進(jìn)行數(shù)據(jù)散點(diǎn)圖可視化，同時(shí)將地圖疊加在三維圖中。這種數(shù)據(jù)可視化效果能給出數(shù)據(jù)全局信息和數(shù)據(jù)空間分布信息。

四、溫室大棚生境感知數(shù)據(jù)二維折線圖數(shù)據(jù)可視化

為了方便用戶更多角度對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在平臺(tái)上增加了二維折線圖數(shù)據(jù)可視化展示，同時(shí)與生境信息感知系統(tǒng)傳感器實(shí)時(shí)數(shù)值、空間分布數(shù)據(jù)協(xié)同可視化數(shù)據(jù)展示，平臺(tái)實(shí)現(xiàn)多視圖協(xié)同的方法，種植管理者不僅感受數(shù)據(jù)在空間上的交互，也可以掌握數(shù)據(jù)整體變化趨勢(shì)。

生境信息時(shí)空分布可視化直觀地展示溫室大棚生境數(shù)據(jù)的時(shí)間和空間的內(nèi)部聯(lián)系和規(guī)律，可以及時(shí)依據(jù)番茄溫室大棚生長(zhǎng)環(huán)境的特點(diǎn)及時(shí)做出反饋和調(diào)節(jié)，從而保證了番茄在健康的環(huán)境下快速生長(zhǎng)，提高番茄作物的產(chǎn)量，增加農(nóng)民收入，同時(shí)改善了溫室大棚的管理和生產(chǎn)。但是我們?nèi)孕枰钊胪诰驍?shù)據(jù)的潛在價(jià)值，構(gòu)建基于作物生長(zhǎng)過(guò)程的決策模型，加大推進(jìn)大數(shù)據(jù)與人工智能技術(shù)相融合。

（作者單位：山東理工大學(xué)農(nóng)業(yè)工程與食品科學(xué)學(xué)院）