基于校正WOFOST模型的枣树生长模拟与水分利用评价

为实现定量化分析温、光和水资源对果树生长的影响,本研究以成龄骏枣树为研究对象,提出了基于校正WOFOST模型的枣树生长和水分运移模拟方法.利用2016和2017年的田间试验观测数据,重点校正WOFOST模型的物候学发育、初始化、绿叶、CO2同化、干物质分配、呼吸作用和水分利用参数.在田间尺度,完成总地上生物量(TAGP...     

基于作物生长监测诊断仪的玉米LAI监测模型研究

为探索作物生长监测诊断仪（CGMD-402型）在作物长势监测应用中的精准性与适用性,连续2年在不同氮肥水平下进行不同玉米品种的实验。使用作物生长监测诊断仪采集冠层归一化差值植被指数（Normalized differential vegetation index,NDVI）、比值植被指数（Ratio vegetation index,RVI）,并同步以ASD FR-2500型野外高光谱辐射测量仪获取冠层光谱反射率,构建NDVI、RVI高光谱植被指数;通过对比两种仪器获取的植被指数特征及其定量关系,评价CGMD-402型作物生长监测诊断仪监测精度;基于CGMD-402型作物生长监测诊断仪获取的NDVI、RVI,建立叶面积指数（Leaf area index,LAI）监测模型,并对模型监测精度进行验证。结果表明：玉米冠层NDVI、RVI随施氮量增加而增加,增加幅度分别为8.20%~36.59%、4.40%~25.16%;CGMD-402型作物生长监测诊断仪与ASD FR-2500型野外高光谱辐射测量仪获取的NDVI、RVI相关系数分别为0.991、0.985,决定系数分别为0.983、0.969,说明CGMD-402型作物生长监测诊断仪具有较高的监测精度,可替代ASD FR-2500型野外高光谱辐射测量仪获取NDVI、RVI指数;利用CGMD-402型作物生长监测诊断仪获取NDVI、RVI,建立LAI监测模型的决定系数分别为0.911、0.898;以独立数据对模型精度进行验证,模型预测值与田间实测值间决定系数分别为0.963、0.954,相对误差分别为6.65%、9.37%,表明二者具有高度一致性。研究表明,利用作物生长监测诊断仪能有效监测玉米不同品种LAI动态变化,可以替代AccuPARLP-80型植物冠层分析仪获取玉米LAI数据。     

作物生长过程模拟模型与形态三维可视化关键技术研究

针对作物产量形成、品种适应性分析的数字化解析和可视化表达需求,以提高作物模拟模型的时效性、协同性和真实感为目标,结合物联网技术与作物模拟模型,进行了田间数据实时采集;应用多智能体技术进行了作物协同模拟方法研究与框架设计;开展了作物生长过程模拟模型及基于作物模型的形态三维可视化关键技术研究,以小麦作物为例,进行了田间试验,阐述了小麦三维形态模拟可视化系统的设计实现并进行了试验验证;构建了Logistic方程模拟小麦叶长、最大叶宽、叶片高度、株高等的生长变化,采用基于曲线、曲面的参数化建模方法和3D图形库OpenGL构造了小麦器官几何模型。结果表明小麦叶长、最大叶宽、叶片高度和株高模拟模型R ²值在0.772~0.999之间,回归方程的F值在10.153~4359.236之间,且Sig.小于显著水平0.05,模型显著性较好,模型的拟合度较高。本研究将作物模拟模型结果和形态结构模型有效结合,实现了以小麦为代表的作物在不同管理措施条件下的生长过程形态三维可视化表达,为作物生产数字化系统应用提供了更有效的途径,该技术体系与方法同样适用于玉米、水稻等作物。     

基于状态机的植物生长模型可视化研究

在分析植物生长形态生理变化的基础上,揭示植物生长时空状态的变化规律,提出基于状态机的植物生长模型,并引入随机矢量真实预测植物的生长。根据该模型构建植物生长的可视化算法,合理组织有关植物生长的数据,并开发一个原型系统验证了该模型的有效性。     

草地早熟禾叶片的虚拟生长模型及可视化研究

根据草地早熟禾叶片的生长形态及生长规律,通过对草地早熟禾叶片生长数据的分析研究,提出了不同生长时期草地早熟禾叶片的不同生长模型,利用时间参数将这两种模型结合在一起,建立了草地早熟禾叶片的连续虚拟生长模型,它能克服以往单一生长模型不能全面描述生长过程、模型间断、不连续等缺点.基于此生长模型,对草地早熟禾叶片的生长过程进行了三维可视化实现.     

基于马尔可夫模型的苹果树枝条生长仿真

以苹果树为研究对象,通过分析苹果树的生长规律和枝条的分枝模式,采用马尔可夫随机过程理论和隐式半马尔可夫模型建立了苹果树枝条分枝结构的随机模型.在此基础上,利用Visual C++平台结合OpenGL图形引擎实现了苹果树枝条生长过程的三维可视化仿真.模拟结果与观察结果相比较具有很好的一致性,说明提出的方法适用于描述苹果树枝条结构的发育过程,为果树数字化仿真研究提供了一种可行的技术手段.     

基于参数L-系统的黄瓜苗期生长可视化研究

为真实模拟黄瓜苗期生长过程,提出生长数学模型和参数L-系统相结合的黄瓜苗期生长可视化方法.通过黄瓜生长实验建立黄瓜生长数学模型,分析黄瓜苗期形态结构变化规律,提出基于参数L-系统的黄瓜苗期生长模型,用图像处理技术提取叶片轮廓特征点,并基于特征点用三角面片法三维重建叶表面,利用3次Bezier曲线和螺旋线分别描述黄瓜叶柄中轴线与节间中轴线,采用五边形作为叶柄截面,四边形作为节间截面,用三角面片法三维重建叶柄与节间表面,在VC++6.0平台下调用OpenGL图形库函数,实现了黄瓜苗期生长的三维可视化模拟.该方法可真实反映黄瓜苗期连续生长情况,为同类农作物的真实虚拟提供了一种新的方法.     

基于L-系统的虚拟植物生长模型设计

现代农业发展需要植物生长模拟技术的支持,而迅速发展起来的虚拟植物模拟也成为研究作物生长领域的一个热点。为此,研究了L-系统方法用于描述虚拟植物生长的表达机制。基于植物形态的分形特征,采用L-系统方法,在虚拟植物生长方面,结合计算机图形学技术的有力支持,对植物生长过程进行了模拟研究。     

基于立体视觉的玉米植株三维骨架重建

提出了一种基于立体视觉原理的玉米植株三维骨架提取和重构方法,从两幅由特定角度拍摄的图像提取植株二维骨架信息,通过极线约束算法和设定合理的匹配准则,实现骨架特征匹配,获得三维骨架的点云信息并降噪,最终通过样条曲线拟合产生三维骨架模型.在该骨架模型基础上,能够进行叶长、茎叶角等作物重要参数的计算.试验结果表明,该方法可以快捷地重建玉米植株的骨架模型,且误差不超过2%.     

基于竞争指数的水陆交错带枫杨生长模型

为进行河岸流域水陆交错带植被生长的可视化模拟研究,以漓江流域枫杨树种为模拟对象,基于改进的Hegyi简单竞争指数建立了枫杨树种的单木生长模型,通过将直径分布模型和随机算法运用于全林分,利用C#编程语言、3D Max建模工具、Virtools平台等可视化相关技术,实现了漓江流域枫杨树种在不同全氮含量土壤的生长可视化模拟。研究表明,枫杨胸径年生长量与土壤全氮含量呈显著正相关,相关系数为0.749;竞争指数模型改进前和改进后的竞争指数与胸径年增长量均呈显著负相关,相关系数分别为-0.621和-0.657;模拟过程中,拟合2块样地内枫杨径阶分布时误差率分别为6.25%和11.9%,枫杨树高与胸径模型拟合决定系数为0.703,冠幅与胸径模型拟合决定系数为0.612,枫杨胸径生长模型拟合决定系数为0.734。改进的竞争指数模型和随机算法对构建水陆交错带枫杨树种的生长模拟具有较强的适用性和较高的逼真度。该研究为漓江流域植被恢复和演替模拟提供理论依据和参考。     

基于3DS MAX动画创作技术的拖拉机外形艺术设计

为了提高大型拖拉机外形设计的美学性能,设计出能够满足使用者的生理、心理和审美需求的产品,提升拖拉机的市场竞争力,对大型拖拉机设计中的人性化美学要素进行了分析和研究,并将3DS MAX软件引入到拖拉机的外形艺术设计过程中,从而提高了设计效果和设计效率。为了验证方案的可行性,在对3DS MAX软件功能进行分析的基础上,利用人性化美学设计原理,对拖拉机前盖的材质进行了选择,并利用3DS MAX色彩的漫射渲染功能对前盖进行了色彩设计。结果表明:采用3DS MAX动画创作技术设计出的拖拉机前盖外观具有较好的动感,能更好地体现拖拉机的运动学和现代化气息,对于设计出符合消费者审美需求的拖拉机具有重要的意义。     

基于ADAMS的丘陵山地小型玉米收获机仿真

对某小型玉米收获机的整车性能进行了研究。将在Pro/E中建立的整机三维模型导入UG中进行了布尔和运算,减少约束,简化模型。运用ADAMS建立了虚拟样机模型,通过平路上的实车试验验证了所建仿真模型满足虚拟试验要求。利用虚拟样机模型测试了整机的临界侧倾角度和最大爬坡坡度,从而避免了在危险条件下的实车试验。同时利用虚拟样机模型和车辆圆锥指数分析了机器在松软地面上的通过性能。     

基于ADAMS的玉米植株收获过程仿真

在Pro/E中建立了摘穗辊及玉米植株收获模型,利用Pro/E与ADAMS的接口MECHANISM/Pro将所建模型导入了ADAMS中,通过分析植株受力,在ADAMS中建立了玉米植株与摘穗辊收获过程的虚拟样机模型,并添加约束和驱动.运用传感器技术,通过脚本仿真控制实现了玉米植株与摘穗辊收获过程的仿真,分析了玉米植株在倾角为79°时的收获数据,最后依据收获时间、果穗啃伤分析了倾角对收获过程的影响,得出了玉米植株收获的理想倾角为89°,为立辊式玉米收获机关键部件的设计提供了参数支持.     

播种机造型创新艺术设计——基于FLASH网络交互性动画技术

随着网络科学技术的全面进步,Flash动画不断融入到我们的工作和生活中,而其中交互性设计更是为人们的生活和工作提供了较大的方便。为了提高播种机造型设计的艺术性和创新性,将Flash网络交互性动画技术引入到了播种机的造型设计过程中,通过Flash的交流和交互功能对播种机的造型和颜色搭配进行个性化设计,实现播种机造型和配色方案的优化升级。为了验证方案的可行性,利用Flash动画软件创建了播种机造型设计的背景,并导入了播种机动画设计素材库,最后通过编程实现了动画播放的基本功能,从而初步验证了该方案的可行性,为播种机造型创新设计的研究提供了一种新的方法。     

基于Skeleton Design的脱粒装置交互式设计系统研究

针对联合收获机脱粒装置设计过程中装备结构复杂、参数化变形设计困难以及对设计人员专业素质要求高的问题,为寻求合适的参数化设计手段,研究了基于Skeleton Design（骨架设计）的脱粒装置交互式设计系统。以纹杆滚筒式脱粒装置为研究对象,引入Skeleton Design过程体的概念,结合纹杆滚筒式脱粒装置的总体设计过程,实现脱粒装置的个性化设计与参数化建模。以VS（Microsoft Visual Studio）环境下VB.NET为开发语言,应用CATIA（Computer aided tri dimensional interface application）二次开发接口技术与SQL Server数据库管理,将模型、参数、知识信息等数字化资源与操作平台组织起来,联合运用,通过人机交互的方式进行产品设计。系统测试表明,该系统能在降低设计人员专业性、提高开发产品准确性的同时,提高设计效率、缩短设计周期,并且易于理解和应用,增强了模型的知识继承与重用性,满足脱粒装置个性化设计要求。     

不同种植密度番茄生长行为的结构功能模型模拟

为研究不同密度下温室番茄的生长行为,对结构功能模型GreenLab进行改进,在提高拟合度的基础上,获得不同密度下番茄生长参数,通过参数分析将环境与番茄植株生长行为相联系。结果表明密度影响同化物产生与分配,通过外在形态,如出叶速率、叶厚、坐果率等表现,GreenLab模型可以重建这种生长行为变化。     

番茄生长发育非线性模拟模型

通过对番茄不同发育阶段与环境因子关系的分析,建立了番茄生长发育的非线性动态模拟模型,利用试验数据对模型进行了检验。结果表明,对不同发育阶段模拟,绝对误差均为1～2d,对全发育期模拟,绝对误差均在4d之内;平均相对误差小于4％。     

基于云模型的玉米饮料感官鉴评

利用云模型实现玉米饮料感官鉴评过程中的定性描述性语言和相应定量数值之间的任意转换,首先利用逆向云模型对玉米饮料感官鉴评的得分进行转化和分析,得到玉米饮料定性概念的表示.同时利用正向正态云模型完成玉米饮料定性概念向定量数值的转化,在保留数据特征的前提下将其还原至不同样本点.并针对玉米饮料的评价将云模型推广至多维空间.利用综合定性概念特征在四维空间内表征玉米饮料整体特征.     

作物生长模拟模型研究综述

阐述了作物生长模拟模型的概念及其意义、国内外研究进展、存在的问题和发展趋势。国内外作物模拟模型的研究主要以水稻、小麦和玉米作物模拟模型研究为主,近几年也出现了对其他作物模拟模型的研究,如大豆、棉花、烟草、马铃薯、苜蓿以及一些园艺作物。在分析已有作物生长模拟模型研究存在问题的基础上,提出了作物生长模拟模型研究的发展趋势。