小麦作物模型研究进展

作物模型是农业模型的重要内容,主要分为作物生长模型和作物形态结构模型以及作物结构功能模型。本文从小麦生长模型和小麦结构功能模型及可视化两方面,较系统综述了国内外具有代表性的生长模型和小麦地上部与根系的形态模拟及可视化的研究进展。在小麦生长模型方面,对美国的CERES-Wheat模型、荷兰的作物模型、澳大利亚的APSIM-Wheat模型和中国的WCSODS四种小麦生长模型进行了概述,并对小麦生长模型的发展趋势进行了探讨。在小麦结构功能模型方面,根据研究器官的不同对根系、茎杆、叶和麦穗的形态结构模型与可视化的研究进展进行了综述。最后,对小麦作物模型存在的问题及发展前景进行了总结。     

作物生物模拟模型技术

综合评述了作物生长计算机模拟模型的结构,建模技术及有待探讨的技术问题,模拟模型一般包括数学模型和知识模型,数学模型技术的重点在生育期模型,干物质生产与分配模型及作物形态模型等方面;知识模型是应用人工智能知识工程的技术方法而建立的。人工智能技术将是今后作物模拟研究的一种主要手段。     

作物生长模拟模型技术

综合评述了作物生长计算机模拟模型的结构、建模技术及有待探讨的技术问题．模拟模型一般包括数学模型和知识模型．数学模型技术的重点在生育期模型、干物质生产与分配模型及作物形态模型等方面;知识模型是应用人工智能知识工程的技术方法而建立的．人工智能技术将是今后作物模拟研究的一种主要手段．     

冬小麦返青后叶片高度模型构建及三维可视化

作物生长模拟模型对作物生长管理调控、产量预测和经济效益分析等有重要指导作用,形态结构模型为作物理想株型筛选、高产、高效、抗倒伏等提供了有力技术支撑。针对小麦形态结构复杂,生长可视化不易实现的问题,以冬小麦品种济麦22、衡观35和衡4399为材料,在天津市武清区开展了不同小麦品种和施氮水平的田间试验,采集小麦叶片高度形态数据,分析各品种冬小麦返青后叶片高度和有效积温的定量关系,用Logistic方程构建冬小麦返青后不同叶位叶片高度模拟模型。经数据检验,叶片高度模型绝对误差在0.01~2.82 cm之间,根均方差(RMSE)在0.32~1.52 cm之间,表明所建模拟模型精度较高,该模型对不同品种冬小麦生长具有较好的预测性。借助该模拟模型和已有研究成果,构造了不同品种、不同施氮水平下的冬小麦植株形态,实现了小麦生长模拟模型和形态结构模型的有机结合,逼真模拟冬小麦返青后动态生长过程,实现了不同品种冬小麦不同施氮水平下的生长可视化。     

基于生长元模型的智能化作物集成建模辅助系统研究

 【目的】探索智能化作物集成建模方法和开发实用辅助建模工具。【方法】在综合分析麦、稻、棉等作物的生长模拟模型算法及模拟系统的基础上,提炼作物通用建模流程、模型结构、模型接口和模型模板,构建作物生长元模型;在模型资源库、组件、描述脚本和引擎等技术的支撑下,设计层次化、组件化和智能化作物集成建模辅助系统（IICMSS）结构及核心部件。【结果】基于.Net平台,使用C#语言和SQL Server数据库开发原型系统;以小麦为对象,重构了生长模型和模拟系统。与基于代码编程的小麦生长模拟系统相比,开发方法有所改进,方便了作物模型及模拟系统的开发、测试、维护和共享。【结论】基于生长元模型的智能化作物集成建模辅助系统实现了作物建模的工作流程化、手段工业化、接口通用化及模型透明化,促进了作物建模过程的自动化;作物模型研究者使用学习、定制、设计、配置、组装、评估和扩展等手段,即可无编程、智能化地构建作物模型。     

基于MVS序列图像的油菜三维模型

为实现油菜作物模型的可视化研究,给油菜作物的数字化管理提供数据基础,以感染虫害的苗期油菜为研究对象,采用MVS序列图像技术,搭建MVS技术的序列图像采集平台。根据SFM和PMVS算法获得虫害油菜的稀疏点云数据和稠密点云数据,同时,探索序列图像数量对于特征点匹配的影响。对MVS序列图像技术获得的虫害油菜三维点云数据,采用滤波、精简、Alpha-Shape曲面重建等处理,得到虫害油菜的三维形态曲面模型。结果显示,使用图像数目多和8邻域匹配两者相结合的方法可以又快又好地匹配图像特征点;在获得合适的Alpha值情况下,Alpha-Shape算法可以真实形象地表现出虫害油菜的生长状态。     

小麦生长模拟与三维可视化系统构建技术研究

作物生长过程的三维可视化是虚拟作物研究的关键技术之一,针对小麦形态结构复杂,小麦生长可视化不易实现的问题,以小麦作物为对象,在已有研究成果基础上,结合小麦生长模拟模型和形态结构模型,从系统结构与功能、系统设计与实现、真实感图形渲染技术（颜色渲染、纹理映射、光照处理）等方面入手,构建小麦生长模拟与三维可视化系统,实现了小麦生长模型和形态结构模型的有机结合,最终实现了小麦生长过程的三维可视化。小麦生长模拟与三维可视化系统将为小麦作物生长动态预测、栽培管理调控、作物株型设计等提供形象逼真的可视化工具,为小麦理想株型筛选,高产、高效、抗倒伏设计与优化等提供技术支撑。     

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.     

基于点云数据的火龙果三维交互系统的设计与开发

为虚拟植物形态结构模型的构建及建立植物形态结构与生长机理的关系提供关键技术和基础框架。基于点云数据和3DS MAX 2012器官精确三维形态建模方法,构建不同生育期火龙果地上部三维形态模型,最终实现火龙果三维交互系统的设计与开发。该系统对于构建其他作物器官的三维模型具有指导意义。     

作物模型发展探讨

 为进一步深化与促进作物模型发展,并融入国际潮流,论文以系统学思想为指导,采用系统分析、分类、比较及认识论挖掘等方法,通过作物模型概念、分类、作用及其与数字种植业的关系分析,阐述了作物模型的作用,综述了国内外作物模型研究与应用新动态,比较了国际上作物生长模型四大研究组（DSSAT,School of de Wit,APSRU及中国）和功能-结构植物模型三大研究组（L-Studio,GREENLAB及中国）间作物模型的差异,分析了存在问题,提出了进一步发展的对策和建议。目前,虽然作物模型在数字种植业中的应用较少,但随着中国农业的发展,特别是城乡结构的变化,未来它将具有广阔的应用和发展前景。     

基于本体的作物系统模拟框架构建研究

 【目的】研究作物系统模拟框架（CSSF）可以为构建作物生长模型及设计可重用的作物系统模拟软件提供基础框架。【方法】将本体技术应用于作物模拟模型领域,以作物生长的基础生理生态过程为主线,基于仿真本体和作物模拟本体,综合分析与提炼稻麦棉油等作物的建模流程、生长模拟模型算法及模型参数中的共性概念及概念之间的相互关系,构建了CSSF。【结果】CSSF包括作物建模外部知识框架（CMOKF）和作物模型内部知识框架（CMIKF）,其中CMOKF提炼了作物系统受时间、空间和自然环境共同驱动的共享特征,CMIKF描述了生育期、生物量积累、干物质分配与产量形成、器官建成、作物-土壤水分动态和养分平衡等作物模型组分与模型算法的共性特征。【结论】CSSF实现了作物建模概念、流程、结构和方法的知识级共享,对设计可重用的作物模型软件体系结构具有指导作用。     

甘蔗生长模型研究进展

作物生长模型在农业生态研究、作物管理、产量预测以及农业技术推广等过程中发挥着重要的作用。对甘蔗作物生长模型的研究与发展进行综述和回顾,对应用最广泛的2个主要模型(澳大利亚APSIM–Sugarcane和南非CANEGRO)的优势及差异进行了比较分析,并对AUSCANE和QCANE等其他甘蔗模型作了介绍。对甘蔗模型在生产应用中存在的问题和今后的发展方向进行了展望。     

作物生长模型发展现状及应用前景

随着农业作物学科和计算机科学技术的发展,作物生长模型的研究在20世纪60年代开始迅猛发展,至今经历了从定性的概念模型到定量的机理模型、从作物的生理生态过程模拟模型发展成为综合的作物应用模型的发展历程。在简要介绍国内外作物生长模型的研究进程、特点及现状的基础上,指出了现有模型中存在的问题,并对其应用前景和发展趋势进行了探讨。     

气候变化背景下我国农业模型模拟研究进展

概述了我国在未来气候变化下主要粮食作物(水稻,小麦,玉米)的模型模拟研究的概况,主要包括粮食产量和敏感性、脆弱性研究。作物模型与气候模式相结合的模型模拟研究是目前的主流方法。虽然我国的模型模拟研究取得了一定的进步,但当前研究所用的作物模型大多是国外的模型,国内的模型模拟水平还有待提高。针对目前研究中存在的问题,认为在气候模式本身、温室气体排放情景、应用技术的不确定性、作物生长模拟模型和农业气候变化的脆弱性等方面应进行重点研究,为准确评价气候变化对我国农业生产的可持续发展提供理论依据。     

作物模型研究进展

作物模型是用来模拟作物生长、发育和产量形成的动态生长过程的计算机软件.自20世纪60年代以来,作物模型已从幼年期发展到成熟期,目前已成为各国农业科学研究中最有力的工具之一.文中对作物模型的研究历程和进展进行了综述,并总结了我国在作物生长模型研究方面的经验和不足,为今后的模型研究和应用提供参考.     

作物生长模拟模型的研究与应用

作物生长发育模型与模拟是近40年来国际学术界的一个新的生长点,目前已发展为当今最为活跃的农业前沿性研究领域之一,是数字农业的重要基础和关键技术。上世纪90年代以来,作物模拟继续朝着应用多元化方向发展,作物生长模型的机理性和预测性不断得到改进和提高。现作物模型已成功地应用于农业生产及资源环境的管理中,从而在社会经济发展中将会起着日益重要的作用。文章系统介绍了作物生长模型发展的4个主要阶段,指出了各阶段生长模型的研究进展,并对模型的建立过程及涉及的关键技术进行阐述,指出生长模型在农业生产和科研中的应用。     

现代温室黄瓜发育动态模型研究

为了研究现代温室黄瓜发育动态模型,动态掌握作物的生长规律。通过对黄瓜生长的连续定期试验观测,将黄瓜生育期划分为7个阶段,采用生长度日法建立温室黄瓜发育进程模拟模型,同时对模型进行了检验,并确定了各生育阶段的生长度日参数。用逐日平均温度替代了各生育阶段的日平均温度,所建立的发育模拟模型能连续动态地模拟作物生长到任一阶段时的发育进程,从而有效地预测出黄瓜各生育阶段经历的天数。通过模拟值与观测值的比较表明所建立的黄瓜发育模型模拟精度较高,预测效果较好。该模型对作物生长发育具有较好的预测性和可行性,为进一步有效建立作物生长动态模型奠定了基础。     

基于作物模型的计算机模拟软件研究

基于作物模型的计算机模拟软件是数字农业中实现农业信息化的重要基础。该文系统介绍了作物模型及作物模拟的概念,作物生长模拟技术的产生和发展,并对模拟软件的研发过程中涉及的关键技术进行阐述,指出模拟软件在农业生产和科研中的应用。