基于植物間相互作用的生長模型及可視化研究.pdf

1、隨著計算機圖形學的發(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成為虛擬現實領域的研究熱點。由于植物的生長發(fā)育是一個非常復雜的過程，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和種間競爭的影響，比如水分和營養(yǎng)物質、光照條件、其他植物的遮蔭等。 為了更加準確地模擬共享環(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的改進方法。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。為了驗證本文提出方法的有效性，本文實現了植物間共享資源的生長模擬系統(tǒng)，其仿真結果

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上，本文通過引入植物學中的遮蔭率、地理學中的緯度值等參數對地上FON模型進行改進，并根據植物根系的特征提出了地下FON模型的改進方法。 2、本文在改進的地上FON模型的植物表達基礎上，引入了植物學中的光—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依據。根據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，并以此為依據建立植物共享地上資源的生長模型。 3、本文在改進的地下FON模型的植物表達基礎上，引入了植物學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依據。根據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、根據植物