虚拟植物技术的研究综述

虚拟植物技术是信息农业的一个重要方面,对预测和调控植物生长发育及其对环境的反应研究有着十分重要的意义。简要回顾并总结了国内外虚拟植物研究的历史和发展状况,着重分析了该领域当前存在的问题,指出了该领域未来一段时期的研究热点和发展方向。     

基于光作用的虚拟植物生长模拟与可视化研究

虚拟植物生长模拟研究是数字林业的研究热点。为了在植物生长过程模拟中考虑植物的生理特征,真实地 反映不同光照条件对植物各组织器官形态结构及生长发育特征的影响。基于植物的光生长环境仿真,提出了一种 基于光照模型的植物器官形态结构动态演替生长算法。采用双三次Bezier 曲面构建植物叶片组织器官,并引入曲 面影响因子、植物光属性因子,对植物形态结构和叶序分布进行真实感建模。根据光照对植物叶片生长发育的影 响,提出了基于光作用的碳汇动力学仿真和植物分枝结构的动态演替方法。为了验证本算法的有效性,依据不同 光照条件下绿萝的生理特征数据,对该生长模型算法进行了有效验证,获得了较好的真实感效果。      

基于虚拟植物的分布式农业专家系统研究

针对传统农业专家系统存在着缺少动态预测功能及机理性解释的不足和利用率低的缺点,设计了一种虚拟植物生长模型、农业专家系统和分布式虚拟现实技术的集成框架。详细介绍了虚拟植物生长模型的研究概况,着重论述了基于虚拟植物生长模型的农业专家系统体系结构以及各组成部分的功能。虚拟植物生长模型和农业专家系统的有机集成,可以帮助推理机获得推理决策所必需的数据和降低系统决策的风险性。此外,利用多用户分布式虚拟环境使得基于虚拟植物农业专家系统为用户提供内容更丰富、视觉更直观、方便快捷的服务。     

基于L系统虚拟植物生长模型的研究

器官是植物形态构建的关键因子.本文从虚拟植物生长工作基本原理,并从基于L系统技术来虚拟植物的生长出发,针对植物形态结构的复杂,虚拟植物生长的各器官之间存在着很强的交互性和协调性,及目前虚拟植物模型构建方法可能带来的非结构化等问题,提出了利用L系统构建虚拟植物模型的技术,结合油菜生长的具体实际,虚拟植物的生长;最后对虚拟植物各个器官之间的关系和不同环境的适用性等方面进行了展望.     

虚拟植物模型研究概况

虚拟植物模型应用L-system为基础,构建各种算法,用软件表现出植物在环境影响下的生长情况、内部物质成分等。本文主要对环境和植物相互影响的虚拟植物模型进行了概述。     

基于功能-结构互反馈的虚拟植物建模研究

[目的]研究基于功能-结构互反馈的虚拟植物建模方法。[方法]在分析当前虚拟植物建模方法缺点的基础上,提出了基于功能-结构互反馈思想的建模方法,详细阐述了该方式建模的各个步骤,包括形态结构模型的确定、生物量生产模型的确定、生物量分配模型的确定、器官重建模型的确定以及形态结构模型与功能模型的融合方法。[结果]基于功能-结构互反馈的机制突破了生理生态模型与形态结构模型的界限,可以解决2类模型之间数据传输的困难,建立融合2者于一体的模型,能够有效的反映植物形态与功能之间内在的关联关系,更加符合植物的生长机理。该建模方式在动态模拟植物生长方面具有显著的优越性。[结论]基于功能-结构互反馈的虚拟植物建模方法为下一阶段植物生长状态的模拟提供了基础,对动态准确的模拟植物的生长过程有着重要意义。     

虚拟植物研究进展

当今植物科学和计算机技术得到了迅速发展,作为科学与艺术的结晶——虚拟植物模型的研究也得到了快速发展。在数据采集上,从简单的手工采集发展到以激光扫描、近景摄影等方法,极大地提高了数据获取的速度和质量,加速了植物建模的过程,提高了植物建模的精度。在建模方法上,从结构建模、图像建模发展到结构与图像建模相结合的手段。在模型的类型上,分为功能性模型与非功能性模型。功能性模型的研究范围也从单一的生态性研究发展到生态生理性研究。现在,已经发展到了微观水平,开始研究基因与植物形态关系,形成了以虚拟植物模型为中心,以植物个体形态为主导的宏观、中观和微观3个层次的研究格局。     

基于功能-结构互反馈的虚拟植物建模研究

[目的]研究基于功能-结构互反馈的虚拟植物建模方法。[方法]在分析当前虚拟植物建模方法缺点的基础上,提出了基于功能-结构互反馈思想的建模方法,详细阐述了该方式建模的各个步骤,包括形态结构模型的确定、生物量生产模型的确定、生物量分配模型的确定、器官重建模型的确定以及形态结构模型与功能模型的融合方法。[结果]基于功能-结构互反馈的机制突破了生理生态模型与形态结构模型的界限,可以解决2类模型之间数据传输的困难,建立融合2者于一体的模型,能够有效的反映植物形态与功能之间内在的关联关系,更加符合植物的生长机理。该建模方式在动态模拟植物生长方面具有显著的优越性。[结论]基于功能-结构互反馈的虚拟植物建模方法为下一阶段植物生长状态的模拟提供了基础,对动态准确的模拟植物的生长过程有着重要意义。     

农类教学虚拟植物的开发及应用

基于植物学原理的教学型虚拟植物的开发对农类教学发展与革新具有重要意义.可以不受实验条件限制,节约教学成本,明显缩短教学周期.使农业理论学习更为直观、生动,进而提升教学效果.     

基于位置动力学的植物动态虚拟仿真方法

植物真实感动态虚拟仿真不仅是当前现代农业科学与植物学领域面临的难点问题之一,也是计算机应用与虚拟现实技术领域的研究热点。建立基于物理属性的真实感植物动力学模型,并利用基于物理过程的动态虚拟仿真算法是有效提高植物动态模拟真实感效果的途径。基于位置动力学的方法是一种高效模拟物体运动学-动力学过程的新方法,可有效模拟刚体、柔体目标的动态物理过程。建立一种基于位置动力学的植物动态虚拟仿真模型,引入距离约束和角度约束条件,以玉米为例实现自然条件下主要器官、植株和群体的动态虚拟仿真,获得玉米三维可视化仿真结果,与传统的基于质点弹簧模型的模拟方法相比,模拟过程具有较高的执行效率,最后对算法执行效率效果及其局限进行了分析讨论。为植物动态虚拟仿真方法研究提供新的技术参考。     

虚拟地理环境下的林分生长可视化研究

森林生长规律的可视化表达对于森林经营决策以及改善人类生存环境质量都有着重要的意义．虚拟地理环境为在三维场景中模拟林分的生长过程提供了新的平台．首先介绍了林分生长模型国内外的研究现状,指出当前林分生长规律研究中存在的不足：无法三维动态地表示林分的生长过程,然后讨论了虚拟地理环境和林分生长模型的关系．提出了一种基于数据库的虚拟森林环境构造方法,并在这个环境中模拟了林分的生长过程．林分的生长模拟从林分的初植期开始,用Weibull分布获得林木的直径分布、树高分布和位置信息,然后根据林分枯死模型,模拟林分密度的自然稀疏过程,并计算剩余林木的生长参数(胸径、树高、冠幅等),利用树木三维模型形成不同时段的林分景观．     

基于X3D的虚拟植物建模与可视化研究

本文在阐述X3D虚拟现实技术的基础上,介绍并分析了基于X3D虚拟植物建模的关键技术和优势,进一步探讨了基于X3D虚拟现实技术植物建模的原理与方法,最后,针对国内外应用现状,提出了应用中出现的问题,并为未来的研究方向进行了展望。     

三唑类杀菌剂对植物生长调节作用的研究

<正> 迄今已报导具有激素作用的杀菌剂如粉锈宁、三唑酮、三唑醇、pp333、S-3307、S-3308、乙环唑以及苄氯三唑醇等均是分子结构极为相近的三唑类化合物。这类化合物被植物根系吸收,随着蒸腾流运输到植物体各部份,它对植物体无害,但对致病真菌具有极高的生物毒性,可以杀死除半知菌纲以外的其他三大菌纲的菌种。生产上已广泛地应用于白粉病、锈病、黑穗病等常见多发病,效果极佳。随着生产实践的深入,人们发现此类化合物还有极强的调节植物生长、提高植物抵抗不良环境伤害的生理效应。我们就这类农药对植物生长的调节作用进行研究,现将试验结果总结如下。     

虚拟植物生长技术及其农业应用

近30年来,随着计算机软硬件的发展,虚拟植物的研究也取得很大进展,已成为现代精细农业技术的核心部分之一,在农业生产的智能化管理方面应用前景广阔.介绍了虚拟植物的3种研究方法:分形(Fractal)方法、L-系统和基于随机过程的数学方法(以AMAP方法为代表),探讨了虚拟植物在国内外农业领域的研究应用现状和若干策略问题,包括:建立植物拓扑结构的快速生成算法,植物生长可视化的进一步研究,软件开发及其应用,展望了虚拟植物在农业研究的发展趋势和应用前景.如建立虚拟实验室、虚拟农场进行农业教育和农技推广.     

基于Open L-System的植物生长模拟研究

为了真实地模拟植物生长发育过程,引入了Open L-System建模理论。在植物形态发生模型的基础上,根据植物生长时其形态特征及环境之间的相互作用,构建了综合考虑植物生长发育与环境影响的虚拟植物模型。     

虚拟烟草生长模型

现代烟草生产是烟草发展的趋势,利用计算机技术在虚拟空间对烟草生长过程、烟草种植密度、施肥管理是一个重要的课题。提出了虚拟烟草生长技术,它由几何结构模型、拓扑结构模型、生理生态模型组成,通过双尺度自动机模型模拟其拓扑机构,通过生理生态模型模拟其生成过程受外界阳光、温度、水分和肥料的影响。最后给出其模拟单株烟草生长过程。     

油菜虚拟生长的研究

虚拟植物即应用计算机模拟植物在三维空间中的生长发育状况,是近20年来发展起来的一种新兴技术。本文通过对虚拟植物研究范围的探讨及虚拟软件L系统的介绍,分析了植物外部形态的特点,并结合油菜生长过程中各个器官形态变化规律的本质,动态地模拟出油菜在不同生长阶段的形态,尤其是在茎杆的模拟,实现了用户与虚拟油菜的交互式调控,总结了L系统和油菜分枝的数据结构,这更有利于准确动态模拟出油菜的主体形态结构。最后,本文对油菜与环境的相互作用及其相关方面等进行了展望。     

真实感林木建模方法研究综述

林木作为国家自然资源的重要组成部分,具有重要的研究价值,构建虚拟林木真实感模型可产生影视特效、游戏娱乐、森林生态等经济社会效益,且有助于世界数字林木资源的积累和整理。但目前不同的虚拟林木建模方法在表现模型的真实感方面仍然存在一些不足。本文在分析虚拟林木研究状况的基础上,给出了真实感建模方法的不同分类,并总结了基于真实世界数据的重建方法、交互式建模方法和基于规则或程序的系统建模方法的理论基础、适用领域以及优缺点。此外,还汇总了当前最流行的适用强的建模软件,并进行对比分析。最后讨论了真实感林木建模方法存在的问题及进一步的发展趋势。      

植物三维建模研究现状

植物三维建模是农学、地学、生物学、植物学、生态学等领域的研究热点之一.近年来,伴随计算机图形学、数学、计算机软硬件技术和测量技术的快速发展,虚拟植物三维建模和真实植物三维建模技术得到快速发展.本研究回顾了基于L-系统的虚拟植物三维建模研究现状,并总结了该方法存在的问题;综述了基于激光雷达新技术的两类真实植物三维建模方法,介绍了国内外的新方法,总结了该领域今后的两点重要研究内容.