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现代虚拟植物技术在树木的真实感绘制方面已经日趋成模拟方面的研究成果还不是很显著。目前树木的生长模拟已经成为当前虚拟植物研究的热点,其中以GreenLab模型的研究最为深入。
欧美杨107被广泛种植于山西、河北、河南及辽宁等省,经济效益好而且防风抗沙等生态效益明显,成为近几年来华北平原大力推广的优良品种。欧美杨107的生长模拟仿真将对把握它的生长规律和优良育种有很大的促进作用。
本文在深入研究了GreenLab模型的基础上,提出了一种用于构建复杂多年生欧美杨107生长模型的方法。主要内容如下:
1)根据林地观测的欧美杨107的生长过程,介绍了采集GreenLab模型所需数据的详细流程。本文提出的数据采集的方法是对传统测树学的一个改进,使其得到的数据能够应用于植物的功能结构模型的模拟,并对其进行了创新性的研究。
2)研究并提出了自动划分生理年龄的方法。生理年龄在GreenLab模型中占据了相当重要的地位,如何快速的划分生理年龄必将是一个值得探讨的问题。本文在深入了解人工划分生理年龄的方法后,提出了自动划分的方法。
3)详细描述了如何利用GreenLab模型模拟多年生木本植物一杨树功能模型的方法。杨树的结构相当复杂,枝条众多,以往利用GreenLab模型模拟一年生草本植物的流程由于考虑侧枝太少,有的甚至不考虑侧枝,显然不能满足现在的需求,因此本文在研究杨树的特点提出了一套新的模拟方法。
4)开发了基于双尺度自动机模型的杨树结构模型的交互式模拟系统。该系统主要用于演示杨树拓扑结构的生长。
实验结果表明,在遵循植物生长规律的前提下,该流程可以有效地解决虚拟植物生长模型在复杂植物方面难以实现的问题,同时该方法也可以被借鉴应用于其他多年生树木功能结构模型的模拟实现上。