基于植物間相互作用的生長模型及可視化研究.pdf

1、隨著計算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展，對植物建立模型并動態(tài)地模擬植物生長、死亡等生命活動已經(jīng)成為虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。由于植物的生長發(fā)育是一個非常復(fù)雜的過程，不僅受到物種自身的生理特性的控制，比如植物的光合作用響應(yīng)特性、耐陰性、根系吸水特性等，而且受到各種自然環(huán)境條件以及周圍其他植物種內(nèi)和種間競爭的影響，比如水分和營養(yǎng)物質(zhì)、光照條件、其他植物的遮蔭等。 為了更加準(zhǔn)確地模擬共享環(huán)境資源時植物間的相互作用及其生長規(guī)律，本文通過對基于FON（fi

2、eld—of—neighbourhood）模型的功能型植物生長仿真建模方法進(jìn)行分析研究，分別針對FON模型的地上部分和地下部分提出了相應(yīng)的改進(jìn)方法。通過深入分析植物共享資源時的相互作用規(guī)律，本文提出了對地上資源和地下資源的分配策略，以及植物地上競爭因子、地下競爭因子和總競爭因子的提取方法，并建立了基于上述方法的地上競爭、地下競爭以及總資源競爭的植物生長模型。為了驗(yàn)證本文提出方法的有效性，本文實(shí)現(xiàn)了植物間共享資源的生長模擬系統(tǒng)，其仿真結(jié)果

3、能夠較好地反映植物間相互作用時的生長規(guī)律。本文的主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面： 1、在傳統(tǒng)FON模型的植物生長建模方法的分析研究基礎(chǔ)上，本文通過引入植物學(xué)中的遮蔭率、地理學(xué)中的緯度值等參數(shù)對地上FON模型進(jìn)行改進(jìn)，并根據(jù)植物根系的特征提出了地下FON模型的改進(jìn)方法。 2、本文在改進(jìn)的地上FON模型的植物表達(dá)基礎(chǔ)上，引入了植物學(xué)中的光—光合作用模型作為共享光照資源下植物生長建模的生物學(xué)依據(jù)。根據(jù)植物不同的競爭地位提出了基于

4、計算植物地上FON模型間重疊區(qū)域面積的地上資源分配策略，以及地上競爭因子的提取方法，并以此為依據(jù)建立植物共享地上資源的生長模型。 3、本文在改進(jìn)的地下FON模型的植物表達(dá)基礎(chǔ)上，引入了植物學(xué)中的根系吸水模型作為共享土壤資源下的植物生長建模的生物學(xué)依據(jù)。根據(jù)植物共享地下資源時的特征，提出了基于計算植物地下FON模型間重疊區(qū)域體積的地下資源分配策略，以及地下競爭因子的提取方法，建立了植物共享地下資源的生長模型。 4、根據(jù)植物