基于多基线近景摄影测量系统的树木形态结构测定技术的研究

应用Lensphoto多基线数字近景摄影测量系统,对5、6、7、8、9年生核桃和5、6、8、9、10年生杏树的三维坐标参数进行了近景摄影测量,得到平均误差在X轴方向误差为0.001 0 m,Y轴方向误差为0.001 4 m,Z轴方向误差为0.000 4 m,水平方向误差为0.001 8 m,整体误差为0.001 8 m。以6年生核桃和9年生杏树为例,利用多基线数字近景摄影测量系统对被测树木进行了形态结构测定,获得了高精度的树高、胸径、枝下高、冠幅以及分枝角度等主要形态结构数据,从而为树木形态结构精确测定以及树木可视化研究提供基础数据和理论支持。     

基于点云骨架的单木分枝参数提取研究

地面激光扫描技术在获取树木参数的应用中发挥了重要作用,而图形学算法为实现单木结构参数自动提取提供了可行的方法。本文提出一种基于地面激光扫描数据来获取单木分枝结构参数的方法,应用SkelTre算法对激光扫描仪获取的单木点云数据进行处理得到单木的骨架模型;根据骨架模型邻边的拓扑关系搜索与各个分枝相连接的节点提取分枝结构,计算枝长;在分枝着枝点处以骨架线为轴作横切面,应用凸包算法提取横切面点云外包多边形并计算分枝直径;对枝长和分枝直径的实测值和模型的估计值进行回归分析分别得到二者的对比分析结果,枝长的实测与估计值回归分析结果为Y=1.006X+1.335,显著性值为0.001,分枝直径的回归分析结果为Y=0.923X+0.105,显著性值为0.000。实验结果表明,基于地面激光扫描数据提取骨架模型以获取单木的分枝结构和提取分枝结构参数(如枝长、分枝直径)的方法具有很好的适用性和应用前景。      

基于随机分形的树木(枫树)可视化研究

为了更好地发挥森林效益,提高森林的管理效果,需要虚拟不同树木生长过程的形态,建立相应的可视化系统,从而寻找树木生长规律,用来指导实践。本文首先介绍了虚拟单棵树木的两种分形方法:L系统和迭代函数系统。在此基础上对其进行改进,考虑到气候、温度、阳光和风向等因素对树木生长形态的影响,在生成规则和仿射变换、树木初始角度、树木主干与枝干的夹角、树枝的粗细和长度等五个方面分别引入随机因子,用Matlab软件进行编程,实现了枫树不同形态的绘制。此方法可以推广到虚拟不同植物的形态等,在虚拟农业研究、虚拟场景、景观设计、动画制作等方面有广泛的应用。     

基于OpenGL的交互式三维树木建模与可视化研究

通过讨论树体枝干几何建模的理论和方法,重点围绕树木交互式建模技术和三维可视化实现进行了研究探讨。实现过程主要分为3步:首先,对真实树木枝干的几何形态结构进行分析,利用分析结果构建枝干模型生成方法,用六边形棱柱近似模拟树干和枝段,再用六边形棱台作为枝段元经过连续偏转、连接的方法模拟枝干弯曲的形态。其次,基于枝干生成方法,利用分形迭代思想实现整株树体的建模。为提高仿真度,通过加入干扰因子使最终生成的树体枝干模型不过于规则。最后,为实现模型的可视化,选用OpenGL图形技术和Visual C++作为模型可视化工具和开发工具,通过对所建立的模型进行数学描述以及场景渲染和特征参数提取,建立一个支持交互的三维树木建模系统。     

天台山云锦杜鹃幼树的构型分析

在浙江天台华顶山，云锦杜鹃Rhododendron fortunei生长于多种林分中。对生活在落叶阔叶林林隙内和林缘灌草丛中的云锦杜鹃幼树（树高80～130cm）的构型进行了统计分析。结果显示：①林隙内的幼树树冠窄小，枝倾角较大，分枝相对较长，但分枝率相对较低，尤其是植株下层的枝条差别更大。说明在光照条件差的生境中，幼树的高生长显著，从而可尽快摆脱光胁迫的制约。②林隙内的幼树叶倾角相对较小，尤其是下层枝条的叶片部分比较平展，这可能有利于接受更多的散射光；而枝径比以及枝、叶的方位角等未发生显著的变化。另外，幼树的各级分枝均以单轴分枝为主，但顶端优势不甚明显，使树冠具有合轴分枝的形态特征。由此可见，云锦杜鹃的分枝特征具有相对稳定性，但枝长、分枝率、枝倾角和叶倾角等对生境的光照比较敏感，且枝长与分枝率间存在着一定的交换。图1表4参20     

基于林氏系统语言的树木枝条分形特征模拟

基于树木分枝的分形特征，在简要介绍林氏系统语言基本概念和海龟解释基础上，应用L—studio软件编写林氏系统语言程序对不同枝条的分枝类型进行生长模拟，并通过引入随机性因子使得应用林氏系．统生成的树木分枝图形更加丰富多彩和形象逼真。林氏系统可对树木枝争仿真和树冠动态生长可视化模拟提供参考。     

苹果园结果枝组的配置

1.结果枝组的类型结果枝组按其分枝多少,体积大小和形态特征可分为大、中、小三种类型。①小型结果枝组。主轴为单轴,具有2～5个小分枝,枝组高25厘米左右,宽20～30厘米。②中型结果枝组。主轴有2～3个分枝,轴长30厘米左右,小分枝6～15个,枝组高30～50厘米,宽40～60厘米,枝龄4～7年。③大型结果枝组。主轴上有多个分枝,枝轴30～50厘米,有16个以上的分枝,是由几个中、小型枝组着生在一个主轴上形成的,高50～80厘米,宽50～70厘米。2.结果枝组的密度各类枝     

基于点云数据的树在风中可视化模拟

研究树木在不同风速下的动态模拟对预测树木受自然灾害的程度具有重要意义。本研究采用三维激光扫描仪对树枝骨架进行提取,并构建树枝模型,同时建立树叶及风场模型,通过受力分析探索树木运动规律,利用OpenGL模拟树在风中的可视化运动过程。研究结果表明,可视化模拟具有较强的真实感,为自然灾害下树木的动态模拟提供了参考。     

苹果结果枝组的培养及其复壮

1结果枝组的类型结果枝组是苹果树体中的基本结果单位,它生长在各级骨干枝和辅养枝上,由2个以上的结果枝和营养枝组成。根据其分枝数量生长在骨干枝上的一段枝轴长短,常分为大、中、小3种类型:小型结果枝组具有2￣4个分枝,枝轴长度15厘米左右;中型结果枝组具有8个左右的分枝,枝轴长度约30厘米;大型结果枝组有12个以上的分枝,枝轴长度50厘米左右。在苹果树体中,小型结果枝组数量多,占据空间小,能够起到填补树冠内小空间和保持通风透光的作用,但由于其有效结果枝少,有间歇结果和不易更新等特点;中型结果枝组的分枝较多,有效结果枝数量也多,生…     

植物形态的分形重构方法及应用

在分析分形几何的迭代函数系统(IFS)、L-系统和受限凝聚模型(DLA)等方法的基础上,阐述了分形理论在自然景观物仿真方面的应用,设计了一个可视、可控的植物分形模拟系统来模拟各种植物生长形态,并给出了实例。     

基于林氏系统语言的树木枝条分形特征模拟1

基于树木分枝的分形特征,在简要介绍林氏系统语言基本概念和海龟解释基础上,应用L-studio软件编写林氏系统语言程序对不同枝条的分枝类型进行生长模拟,并通过引入随机性因子使得应用林氏系统生成的树木分枝图形更加丰富多彩和形象逼真。林氏系统可对树木枝条仿真和树冠动态生长可视化模拟提供参考。     

不同密度四翅滨藜人工种群的分枝格局可塑性分析

利用植物种群的构件结构理论,对不同栽培密度下四翅滨藜分枝格局可塑性进行了研究。结果表明,分支格局主要受空间资源和光照资源的影响,主要表现在:(1)在高、冠幅以及分枝数方面生长均存在显著差异,高与密度呈正相关,类型Ⅰ植株高大于类型Ⅱ和类型Ⅲ;冠幅以及各级分枝数与密度呈负相关,冠幅类型Ⅲ大于类型Ⅰ,各级分枝数类型Ⅲ和类型Ⅱ大于类型Ⅰ,且差异显著;(2)在1级/2级分枝率、2级/主侧枝分枝率、2级枝平均分枝角度、2级枝平均长度在3种类型中不存在差异,而在主侧枝节间距、主侧枝平均枝长度、1级枝平均分枝角度方面类型Ⅲ与类型Ⅱ和类型Ⅰ之间存在显著差异,而在主侧枝平均分枝角度、1级枝平均枝长度方面类型Ⅲ和类型Ⅱ与类型Ⅰ之间存在显著差异,而且密度越小,其差异越显著;(3)不同方位分枝格局差异主要表现在主侧枝分枝角度、1和2级枝平均长度、分枝角度,主侧枝分枝角度南大于东、西,1级枝分枝角度北大于东、西、南,2级枝分枝角度西、北大于东、南,1级枝平均长度东、南大于西、北,2级枝平均长度南、北大于东、西,而主侧枝节间距,平均枝长度差异不明显。由以上分析表明,四翅滨藜具有很强的空间结构可塑性,人工种群栽培密度不应小于2 m×2 m。     

树木枝干点云数据的等值线提取

通过三维激光扫描技术得到的树木枝干点云数据,不仅数据量大,而且特征复杂,不适合采用传统的方法提取等值线。对此,首先把点云数据中树木的枝和干分为不同的部分,然后建立点云的分层模型,并分析点云在树高方向上的数据量分布。在高精度采样下,将分层点云作为等值线的采样数据,对每层数据中不同部分的树木枝干点云分别采用凸包算法进行连接,建立树木枝干的等值线模型。结果表明:在没有先验等值线知识和建立点云对象模型的条件下,利用迭代的凸包算法可以有效地对树木枝干离散点云数据进行连接,得到的等值线符合一般等值线的特点。最后通过实例验证了方法的适用性。图8表1参11     

基于OpenGL和VC的树木三维可视化模拟实现

采用VC++6.0语言为开发平台,结合OpenGL开放式图形库,以红松为例,通过树木模型的构建、绘制,基本实现了静态单木可视化模拟,达到了较逼真的树木三维可视化效果。同时,运用纹理贴图技术,描绘真实感的树木生长的环境。试验证明,所述的原理方法可行,所实现的效果符合可视化的要求,能为林业经营规划系统的开发提供模块和技术支持。     

三倍体毛白杨无性系B301幼树树冠结构特征研究

为探究以树冠结构为特点的毛白杨幼树生物学特征,为人工幼林抚育管理提供参考,以3年生三倍体毛白杨优良无性系B301人工林为对象,从分枝数、基径、枝条长度、着枝高度、方位角、分枝角度、生物量等角度,分析其树冠结构特征。结果表明,三倍体毛白杨B301不同级别侧枝数量差异显著（P<0.05）,二级枝条最多,一级枝条和二级枝条占总侧枝数量的94.7%;不同方位分枝数量差异显著（P<0.05）,东北方位最多,为总分枝数的39.3%,但单枝及单叶生物量在方位上差异不显著（P>0.05）;各级侧枝枝条基径、着枝处直径、着枝高度、枝条长度差异显著（P<0.05）,但不同方位间无显著差异（P>0.05）;树冠在垂直结构上分层明显,其侧枝集中在树干中部树高51.1%的范围;单株地上总生物量（干重）为34 741.9 g,枝条及叶片的生物量分别占地上部分总生物量的33.8%和11.2%;枝条及叶片生物量与所在枝条基径相关性最大,通过幂函数构建枝条基径与枝、叶生物量回归方程,回归关系显著（P<0.000 1）。因此,三倍体毛白杨B301树冠水平空间大、垂直层次分明,是比较理想的冠型,研究结论可为其合理修枝方式和强度的确定提供依据。     

水稻分枝基因遗传分析

为了研究水稻分枝突变体的遗传规律,将蜀恢527 分枝突变杂合体（蜀恢527 经化学诱导,M3 代稳定 而得）分别与正常分枝的泸恢17、R30 进行正反交杂交组合,经过田间性状调查与卡方检验,发现F1代分枝突变体 为隐性遗传,在F2分离群体中,分枝突变体的遗传规律符合孟德尔的常染色体单基因隐性遗传。因此,可以推断该分 枝突变体是由常染色体上的隐性单基因控制。     

冬季园林绿地树木保护管理措施

为了保证冬季园林绿地树木的存活量,制订剪除枯死枝和病虫害枝、清除绿地树下杂草和落叶、树干涂白、施肥、适时浇灌越冬水、培土、清理树下含有融雪剂的残雪及防火等一系列保护管理措施.按照这些保护管理措施排除各类隐患,使园林绿地树木安全顺利越冬,保证来年树木生长茂盛.     

怎群做好冬季梨树修剪工作

培养树形骨架,加快长枝扩冠每年选好延长枝头,进行中截,促发长枝,加速扩冠。采取多种措施,拉开分枝角度。如拉枝、撑枝、坠枝、选外芽等,因为“丰产不丰产,开角是关键”。     

辣椒茎枝形态发生模拟模型研究

[目的]构建基于有效积温(GDD)的辣椒茎枝形态发生模拟模型,为辣椒功能—结构模型的构建提供理论依据.[方法]在田间试验基础之上,系统分析了温度对辣椒主茎及分枝形态发生的影响,并量化了温度与主茎高度、直径和分枝长度形态的关系,构建了基于GDD和Logistic方程的辣椒主茎高度、直径和分枝长度形态发生的动态模型.[结果]辣椒主茎高度、直径和分枝长度的增长过程符合S型曲线;采用独立的试验资料检验模型,主茎高度、直径和分枝长度的模拟值与观察值之间的均方根差(RMSE)分别为2.854、0.060、3.220 cm.[结论]模拟值与观察值之间的RMSE值均较小,说明模拟结果具有较好的精确度,所构建的辣椒主茎和分枝形态模型为辣椒功能—结构模型的开发奠定了理论基础.     

木本植物三维可视化生长模型与林业生产

为了掌握木本植物三维可视化生长模型与林业生产的关系,通过广泛与特例相结合的比较研究,从3个方面选择其代表软件进行详细阐述,并对当前流行的相关软件进行了比较.三类代表软件包括描述树木生理功能的Green Lab软件、基于GIS的三维树木可视化软件以及以形态模拟为重点的商业软件.提出了树木三维可视化软件研究与林业生产结合的不足,并进一步提出该类可视化软件的林业生产意义及其发展方向.