基于微分L系統(tǒng)的虛擬玉米根系生長模擬研究.pdf

1、虛擬植物是利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)在計算機上精確模擬出自然界植物在三維空間中的生長發(fā)育過程,是近年來隨著諸多交叉學(xué)科包括植物學(xué)、生態(tài)學(xué)、農(nóng)學(xué)、計算機圖形學(xué)以及數(shù)學(xué)等的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的研究領(lǐng)域,目前已成為農(nóng)業(yè)信息技術(shù)學(xué)和計算機圖形學(xué)的研究熱點。其中虛擬植物根系研究是虛擬植物研究的重要組成部分。由于植物根系生長環(huán)境的不可見性和復(fù)雜性,使得對虛擬根系的研究存在著相當(dāng)大的局限性,且目前對虛擬根系的研究大多停留在模擬其離散變化的生長過程,而對根系生長

2、的動態(tài)連續(xù)模擬研究還很少見。本文即圍繞玉米根系生長的動態(tài)連續(xù)模擬展開研究,主要做了如下工作:
　　 (1)對玉米根系的生物學(xué)特征進行了分析,總結(jié)出其形態(tài)特征和生長特征；
　　 (2)對國內(nèi)外虛擬植物建模理論和方法作了深入研究,分析比較目前常用的建模理論與方法,通過比較篩選,結(jié)合玉米根系生理生態(tài)以及生長特征,最后選用微分L系統(tǒng)理論來實現(xiàn)玉米根系動態(tài)連續(xù)的生長模型構(gòu)建；
　　 (3)對目前常用的S形生長函數(shù)進行比較研

3、究,最后選用cubic函數(shù)來描述玉米根系的生長變化,并針對本文的具體應(yīng)用,對Cubic函數(shù)做了改進,使其更符合真實的玉米根系生長規(guī)律；
　　 (4)利用微分L系統(tǒng)理論,并對微分L系統(tǒng)產(chǎn)生式做了改進,結(jié)合玉米根系生長函數(shù),構(gòu)建玉米根系動態(tài)連續(xù)的生長模型；
　　 (5)本文以土壤含水量因素為例,建立了玉米根系生長的土壤含水量約束模型；
　　 (6)最后結(jié)合三維可視化技術(shù),在VC++2005開發(fā)環(huán)境下,對玉米動態(tài)連續(xù)的