随着信息化技术的飞速发展,用计算机模拟植物群落生态结构及植物间的相互作用已经成为虚拟现实领域的研究热点。该项研究包含了多门学科,如生物学、计算机技术、统计学等,其研究成果对合理配置城市植物群落的生态结构、加强林业生产中的混交林建设等有着十分重要的参考价值和指导意义。植物群落是一个非常复杂的生态系统,植物之间存在着竞争和互利作用。根据生态学知识可知,植物间的竞争作用主要表现为两个或两个以上的个体为争夺资源而发生的相互关系,而植物间的互利作用相对复杂,主要表现为植物的化感作用、自我识别意识、空间和时间上的安全带等。因此,目前的植物群落生态仿真研究主要侧重于植物间竞争作用方面,对互利作用的表达和模拟相对较少。本文在互利作用和竞争作用的基础上研究植物的生长建模和可视化,主要研究内容包括以下几个方面:1.在研究Lotka-Volterra种间互利模型的基础上,考虑植物个体间的差异性,构建一个反映植物个体间互利作用的生长模型。2.通过分析和研究典型的植物群落生态模型及其优缺点,采用FON(Field-Of-Neighborhood)模型计算植物个体的影响圈大小,根据影响圈范围确定植物的邻体,并应用邻体干扰模型来计算植物的互利指数。3.考虑植物的地下竞争作用,引入植物吸水模型来计算根系间的竞争水平,提取植物的地下竞争指数,从而完善本文的植物生长模型。4.通过分析目前主流的植物可视化技术和三维图形建模工具,采用Xfrog工具建立处于不同生长期的植物三维模型,并应用纹理映射处理这些模型的表面细节,生成真实感较强的三维植物模型,实现互利植物生长模型的计算结果可视化。5.最后,采用OpenGL(Open Graphics Library)和VC++6.0实现模拟植物生长的原型系统,来验证本文方法的有效性。本文选择具有代表性的两种互利植物——水曲柳和落叶松作为实验对象模拟它们在不同种植方式、不同资源条件、不同空间位置等条件下的生长状况。