通过计算机模拟作物的生长和发育(称为作物模拟)是一项在过去40年中快速发展的新技术。它基于作物生理学和生态学原理,将系统分析方法和计算机技术引入作物科学,通过从作物生长和发育过程中获得实验数据的理论总结和抽象数据,进而建立的动态数学模型。虚拟作物技术是计算机技术兴起的新产物,由于处在快速发展计算机技术的大环境下,成为现代农业学在小麦、大麦、玉米等农作物的生长情况研究的重要工具,国内外文献报道也比较多,然而在马铃薯研究上相对较少。马铃薯是部分地区的主食之一,因此在粮食作物中有着举足轻重的地位。马铃薯茎叶的生长与地下马铃薯块茎的生长密切相关。在正常的栽培条件下,马铃薯主茎顶部现茵,意味着早期抽出的匍匐茎的尖端正在膨胀;当马铃薯的主茎开始开花时,这意味着大部分茎秆尖端形成了杏大小的块茎,然后是块茎迅速膨胀的开花期;进入马铃薯开花期末尾时,植物的顶叶是扁平的,表明植物已经停止生长,基部的老叶明显老化和脱落。马铃薯块茎产量已达到70%至80%,块茎大小基本固定,其次是干物质积累,块茎继续增重。因此本文选择对马铃薯茎叶建模,通过在计算机上制作逼真的马铃薯茎叶生长过程的模型,可以及时预测马铃薯茎的发育状况,及时去除枝条和枝干,去除病枝和弱枝。增强通风和透光,减少疾病,提高马铃薯产量和质量。通过分析和对比当下的建模原理、建模工具,以及给植物建模的实际可行性发现,成熟完善且灵活多变的随机参数L系统更加适用于植物建模。因此,本文为了能够构造出一个更加形象具体且具有研究性的马铃薯模型,特采取了一种基于分形随机参数L系统的方法通过改进产生式规则进行建模。该建模将通过三个步骤进行,第一个步骤是对马铃薯茎的特征数据进行采集,定量分析当前的测量数据,收集马铃薯茎生态建模所用的参数,将其参数化后加入到改进的参数L系统中,并结合马铃薯茎生长方程(如Logistics方程),通过L系统使虚拟植物参数和植物生长特征的有机组合得以实现,使用随机参数L-系统方法近似模拟了马铃薯生长过程中的某个特征(例如茎的长度)随时间的动态变化而不断发生的改变,它体现了马铃薯茎的连续生长和随机生长的特点,实现了马铃薯茎的生长模拟。最后,在模拟叶子时,使用变形的思想生成马铃薯叶子的几何形状,并且叶子的初始轮廓由平面矩形参数定义。通过使用不同幅度和不同频率的三角波来总结突出叶片的形状,针对不同等级的叶脉提出了不同的易于控制的生成方法。以实现叶脉的可视化自动建模。通过上述建模方法构建出具有良好感知的马铃薯茎叶模型,马铃薯植株的可视化实现,促使马铃薯在研究调控生长发育方面、品种选育的数字化方面,以及信息化管理田间栽培方面得到更为直观有效的研究成果,并为教学和农业科技推广领域中的虚拟场景提供植物模型,且为其他植物的建模提供了参考理念。