随着社会不断进步,人们整体文化水平不断提高,对知识的需求也在不断增加。首先,由于知识的需求量不断增加,如何有效的传播知识已经成为研究热点,知识可视化作为一个新兴的领域,采用知识视觉表征作为主要途径,为知识的传播带来了极大便利。其次,目前知识视觉表征主要采用图表、视觉隐喻、知识动画等手段,存在重平面符号元素,缺乏交互体验过程等不足之处。而三维可视化技术的广泛应用,使人们感受到不同的视觉传播过程以及交互体验,可以弥补目前知识视觉表征的不足。针对目前知识可视化设计存在重平面符号元素,缺乏交互体验过程等不足之处,提出基于三维可视化技术的知识视觉表征设计,在此设计基础上,以小麦时序栽培知识为研究对象,进行小麦栽培可视化系统的设计与实现。通过小麦栽培可视化系统,可以完整体现小麦生长过程管理所涉及的农学知识,为小麦栽培提供较好的可视化互动教材,对指导小麦实际生产具有极高的应用价值,为小麦栽培知识的推广提供便利。同时,基于三维可视化技术的知识视觉表征的设计,实现了对知识可视化方法的创新。本文主要开展以下几个方面的研究:(1)设计基于三维可视化技术的知识视觉表征,构建知识内在元素与虚拟空间可视化元素的映射关系,融入虚拟空间模型对象间交互性特征,丰富知识可视化视觉表征。首先通过对知识预处理得到知识拓扑图以及知识最小知识描述单元;其次将最小知识描述单元从知识组成结构进行知识元素分解,得到知识组成结构;最后将分解出的知识元素与三维虚拟空间元素进行映射。(2)在(1)设计的基础之上,以小麦栽培知识为研究对象,进行小麦栽培知识的三维可视化设计。设计关键在于依据小麦的种植生长技术规程设定,按时序模拟小麦的整个种植生长过程,主要步骤有:(1)依据小麦种植生长技术规程,建立小麦生长时间表,用于描述小麦种植生长时序关系;(2)设定小麦实际种植生长时序与模拟生长时序之间的对应关系。(3)选取合适的可视化引擎和三维虚拟建模软件进行小麦栽培系统原型的开发,并对系统开发中土地翻耕效果以及洒水喷药效果的关键性技术进行研究。土地翻耕效果通过采用覆盖法进行实现。洒水喷药效果的实现,主要通过粒子特效与地表材质变化相结合进行实现。