基于形态特征参数的稻穗几何建模及可视化研究

 【目的】建立基于形态特征参数的稻穗几何模型,实现稻穗的可视化。【方法】通过对稻穗形态建成过程中关键特征的观测分析,利用三维几何建模技术,构建基于形态特征参数的稻穗几何模型,包括穗曲线、穗轴、次枝梗和小穗几何模型;用Bezier曲线来拟合穗曲线,将二维空间的穗曲线映射到三维空间,构建穗轴几何模型;用一段穗轴及圆柱体模拟一次枝梗和二次枝梗;并分别用椭球体及圆柱体模拟小穗的谷粒及小枝梗,最后基于稻穗的拓扑结构,构建稻穗几何模型。模型参数主要有穗长、穗倾角、一次枝梗长、一次枝梗数目、二次枝梗长、二次枝梗数目、谷粒大小等。【结果】在稻穗几何模型基础上,基于OpenGL图形平台,实现了稻穗生长过程的三维可视化, 较好地描述了稻穗形态建成过程。【结论】稻穗的可视化为建立可视化水稻生长系统奠定了基础,同时对其它作物的可视化表达也有很好的借鉴意义。     

生长模型驱动的杉木林蓄积量动态可视化

树木的生长不仅受到自身遗传因素的影响而且还受外界环境条件的影响.以杉木为例,基于实测数据建立的蓄积量随林龄增长的生长模型以及影响林木生长的立地因子,以实现林分中的杉木林蓄积量可视化表达.在3D Max中构建了杉木三维形态几何模型,结合杉木生长模型与形态模型,采用AE+VB.NET编程,实现了基于ArcScene的杉木林...     

西瓜三维形态几何建模和真实感绘制技术研究

 【目的】实现西瓜形态的数字化设计和生长的可视化模拟。【方法】提出一种基于B样条曲线的西瓜器官几何造型方法,并利用位置信息和茸毛生成技术描述器官的局部细节特征;依据西瓜器官的主要形态特征,提取器官几何模型的主控参数,参数具有较明确的农学意义,结合模板技术实现西瓜主要器官和植株三维形态结构的交互式设计;同时也可以根据西瓜植株拓扑结构发展规律,通过动态驱动参数化器官几何模型的方法实现植株生长的可视化模拟。【结果】本文提出的西瓜器官三维形态建模和植株结构交互式生成方法易于与农业知识结合,所重构的形态模型具有较好的真实感效果。【结论】文章提出的方法具有较好的普适性,为瓜果类作物三维形态的交互设计和形态模拟提供了实用的方法和手段。     

基于子结构的稻穗L系统模型模拟研究

由于稻穗形态结构较为复杂,为了降低其模型复杂度,快速实现稻穗形态结构模拟,提出了一种基于子结构算法的交互式L-系统稻穗建模方法。通过对稻穗形态结构分析,在建立稻穗小穗、枝梗、穗轴几何结构模型的基础上,利用子结构算法对模型中的相似结构进行优化,并结合L-系统建模机制构建交互式L-系统稻穗模型,实现了对稻穗几何形态结构的模拟。仿真结果表明,该方法能较为快速、真实地模拟稻穗形态,对其他作物的建模具有较好的参考价值。     

基于几何参数模型和OpenGL的油菜角果可视化研究

以油菜角果为研究对象,通过不同品种和氮肥盆栽试验数据统计分析,拟合得到油菜角果的几何参数模型.在此基础之上,研究了油菜角果的三维建模技术,构建了基于形态特征参数的角果几何模型.用圆柱体模拟果柄;采用组合多个几何图元的方式构建角果果身模型;用圆台体模拟果喙.然后,基于OpenGL图形平台,绘制了角果的三维形态,并进行了颜色渲染和光照处理.最后,通过耦合角果个体形态结构模型以及角果个体之间的相互关系,实现了角果个体-群体2个层次的形态可视化,为构建可视化油菜生长系统奠定了技术基础.     

基于几何参数模型和OpenGL的油菜花朵可视化研究

为构建可视化油菜生长系统,本研究以油菜花朵为研究对象,通过对2种氮肥水平下3种油菜品种的盆栽试验数据进行统计分析,建立了油菜花柄和花蕾的几何参数模型.在此基础上,进一步探讨了油菜花朵组件三维建模技术,构建了基于组件形态特征参数的花柄与花萼几何模型,其中,以圆柱体模拟花柄,12×9个四边形模拟花萼曲面;通过组合多个几何图...     

基于Loop细分格式的虚拟作物果实建模

为真实模拟作物果实以增强虚拟作物环境的真实感，提出一种基于Loop细分格式的虚拟作物果实建模方法。根据果实形态结构特征建立相应的控制网格，定义适当的细分规则生成果实模型，并扩充已有的细分规则实现对果实非光滑特征的模拟。对小麦和玉米果实形态建模的实例表明，本方法用于作物果实建模效果逼真，满足虚拟作物环境的需要。     

基于形态参数的棉株可视化系统建模研究

通过对棉株形态拓扑结构特征及空间分布规律的分析,提出一种利用三次样条插值曲线对植物参数进行控制的虚拟植株形态可视化方法,基于此方法生成棉桃、叶片、分枝等器官几何模型,并按照器官位置参数以逐级寻迹的方式构建棉株群体,以MATLAB为开发工具,开发了基于形态参数的棉花可视化系统,进行动态碰撞检测与参数优化,实现了棉株群体可视化展示和三维位置点坐标数据的输出。     

基于实测数据的小麦叶片模拟模型与三维重建——以偃展4110为例

以特定品种(偃展4110)小麦为研究对象,基于实测数据,完善了该品种小麦叶片的模拟模型及几何模型。首先,对其地上部的形态特征数据进行跟踪记录,并进行了特征参数提取;然后,基于实测数据进行叶片模拟模型构建,完善了该品种小麦叶片的叶长模拟模型与叶形模拟模型,并取得良好结果;最后,利用NURBS曲面建模技术对叶片进行几何模拟,并完成了叶片卷曲及扭曲等形变状态。本研究可为小麦三维动态建模提供技术支持,为田间管理与决策提供研究基础。     

基于三维点云的玉米果穗几何建模

果穗是玉米产量的构成器官,为构建高精度玉米果穗几何模型,提出了一种基于三维点云数据的玉米果穗几何建模方法。针对玉米果穗形态结构特征,选取Artec Spider三维扫描仪搭建玉米果穗点云数据快速获取系统并获取果穗点云,然后通过点云配准、重采样和孔洞修补操作得到高质量果穗三维点云,最后基于Voronoi图的网格重建方法重构果穗网格模型。结果表明,所重建的玉米果穗具有较高的真实感,且与基于计算机视觉算法相比精度大幅提高。基于三维点云的玉米果穗几何建模对于玉米果穗的种质资源保存、基于三维数据的果穗考种、玉米器官三维模板资源库构建等工作具有重要的推动作用。     

应用集对分析法优选杉木复合经营模式研究

应用集对分析方法对杉木——油桐、杉木——油桐——仙人草、杉木纯林等3种复合经营模式的经济、生态、杉木生长、社会效益进行综合评价,结果表明杉木——油桐——仙人草复合经营模式综合效益最高,与采用多目标决策方法分析结果一致,可见该模式是适用于南方林区优良的杉木复合经营模式;同时表明集对分析方法引入多目标决策中,给出一种多属性决策的确定性综合排序,是可行的.     

炼山对杉木人工林生态系统影响的计量与评价

在炼山、不炼山径流场定位观测基础上，根据炼山对杉木人工林生态系统的影响程度，首次采用定量方法对不同林地清理方式杉木林的生产效益、涵养水源效益及保持水土效益进行研究的结果表明：不炼山杉木人工体综合效益比炼山杉木人工林高１３６５．７６元／ｈｍ２，炼山清理迹地弊大于利。     

不同年龄杉木林土壤氮矿化及其对施肥增温的响应

选择湖南省会同县3个不同年龄的杉木人工林,并以次生阔叶林为对照,采用实验室控制培养箱培养法.研究4个森林土壤氮矿化速率及其对施肥和温度升高的响应.结果表明:阔叶林土壤净矿化速率和净硝化速率最低,杉木林中21 a杉木林净矿化速率最高,13 a杉木林净矿化速率最低;净硝化速率随着杉木年龄的增长呈递增的趋势.施肥能促进土壤净矿化作用,林分年龄越大的杉木林土壤促进作用越大.升温则抑制杉木林土壤净矿化作用,但对阔叶林有促进作用;对净硝化速率产生的影响不显著.施肥增温处理的影响,介于施肥作用与增温作用之间,同施肥相比,抑制土壤净矿化作用,对21 a杉木林的抑制作用最大,对杉木林净硝化速率起促进作用.     

人工神经网络在杉木产区划分中的应用研究

本文运用人工神经网络理论，对福建省的杉木产区划分进行研究．用具有S－型特征函数的B－P网络对每一产区的标准样本进行训练，由训练结束后的权植及其待测报样本的因子测值，计算出网络输出值，作出杉木产区分类预报．研究结果表明：人工神经网络用于杉木产区的划分具有科学性、可行性和实用性。     

凋落物浸提液对杉木种子萌发及幼苗的影响

为研究杉木凋落物对杉木种子萌发及酶活性的化感作用,采用室内培养方法,以杉木种子为研究对象,设置不同浓度的杉木凋落物浸提液处理,进行杉木种子发芽试验,通过对杉木种子萌发、幼苗生长及相关酶活性的测定,比较不同杉木凋落物浸提液的处理效果。结果表明:低浓度杉木凋落物浸提液对种子萌发及幼苗生长有促进作用,以10 g·L-1的浸提液处理的种苗综合指标最好,但随着浓度的增加,杉木种子的发芽率、发芽势以及幼苗的根长、茎长、叶长和鲜重受到的抑制作用增强,其中根长对杉木凋落物浸提液的反应最敏感;随着浸提液浓度的增加,杉木幼苗的SOD活性呈下降趋势,CAT活性和POD活性呈上升趋势,MDA含量整体表现出上升趋势,其中高浓度的MDA含量与对照组差异达显著水平。综合各项指标表明,不同浓度杉木凋落物浸提液对杉木种子萌发和幼苗生长总体上起到低促高抑的作用,且高浓度杉木凋落物浸提液导致杉木幼苗体内的抗氧化酶系统功能的絮乱,可见随着杉木凋落物浸提液浓度的上升,其对杉木种苗的化感作用也逐渐增强。     

海拔资源空间天然杉木与主要伴生树种的生态位及种间竞争

在调查不同海拔资源空间的杉木天然混交林170块样地的基础上，采用生态位空间分割法与Lotka-Volterra竞争模型，分析杉木与主要的19个伴生树种的生态位和竞争关系。结果表明：在杉木天然混交林中，杉木和伴生树种的生态位宽度与生态位重叠既有较大的也有较小的。不同伴生树种与杉木的竞争结局是不一样的，从现阶段杉木与伴生树种的最终竞争结局来看，可认为该群落中杉木与伴生树种的种间关系离稳定阶段尚有一定距离。     

杉木无性系苗期选择可靠性分析

通过对杉木无性系生长性状遗传力、性状早晚相关及不同年度苗木生长的稳定性分析 ,探讨了杉木无性系苗期选择的可靠性 .结果表明 ,杉木无性系大多数生长性状的遗传力较高 ,性状早晚相关明显 ,而且大多数无性系在不同年度苗木生长表现较为稳定 ,因此杉木无性系苗期选择具一定可靠性 ,1年生苗木高度可做为杉木无性系苗期选择的主要生长指标     

杉木多代连栽地营造混交林生产力的初步研究

在三代杉木林采伐迹地营造杉木火力楠混交林（５：２）试验,结果表明：１０年生杉木火力楠混交林林分的生产力和生物量比对照杉木纯林有所提高;单株生物量大小顺序为：混交林中杉木＞纯林杉木＞混交林中火力楠;在根系组成中,火力楠＜０．１ｃｍ须根所占比例（１５．４４％）比杉木（１．７９％）高,混交林林分年凋落物量和枯枝落叶现存量均高于对照的杉木纯林     

杉木毛竹混交造林效果研究

通过研究杉竹同时造林、杉木幼龄林、中龄林、近熟林套种毛竹和裸地种竹五种林分生长状况,结果表明：各林分成活率以杉木中龄林套种毛竹的为最高,杉木与毛竹同时要以及裸地种竹的为最低,有随移栽母竹时林地郁闭度的增大而增大的趋势;长竹率最高的是幼龄林种竹,为６０．５％,最低的为中龄林种竹,中有４７．６％;各年度发笋长成新竹数艰裸地种竹为最多,３年共长２７５７５株／ｈｍ＾２新竹,其次排序为竹杉同时造林的林分、幼     

杉木──山苍子不同套种模式综合效益的研究

通过多目标决策对杉木──山苍子、杉木──山苍子──黄豆、杉木──山苍子──烟叶三种不同套种模式的经济、生态、杉木生长、社会效益等进行综合评价的结果表明：杉木──山苍子套种模式综合效益最高，是南方林区优良的杉木混农模式。