检索结果-内蒙古大学图书馆

随着计算机技术和信息技术的不断进步，树木的三维可视化模拟正受到越来越多的学者关注，近年来更是取得了长足的发展。树木三维可视化模拟技术已经成为当前研究树木的有效手段，在展示树木形态结构以及树木生长变化过程等方面有其独特的优势，为深入研究树木形态结构变化机制以及生长过程开辟了新的技术途径，其最终目的是构建外在形态结构和内在功能都与真实树木相一致的模型，并应用计算机手段以可视化的方式呈现最终的模拟结果。树木的生命活动在某种程度上表现为树木形态结构、生理生态过程和环境之间的交互作用结果。实现对树木三维形态结构和生理功能的并行模拟成为当前树木模拟的主要发展方向。杉木作为我国特有的用材树种，在国民经济建设中发挥着重要的作用。本研究以杉木为研究对象，综合考虑环境因素对杉木生长的影响，选取对杉木生长影响较大的环境因子做为驱动变量，利用光合作用产物的生产以及在杉木根、主干、茎以及叶子上的分配来建立杉木的生理生态模型，实现对杉木生长的定量化模拟；通过建立杉木的形态结构模型以及与生理生态模型的关系，实现了通过控制环境变量来影响杉木生物量的生产与分配，并通过生物量来控制杉木形态结构变化的过程。通过宏观层面的环境—生物量—结构之间的关系，简化了研究的难度，也为研究环境因素对树木生长的影响提供了新的技术方法。本研究的主要内容和结论如下：（1）从杉木光合作用、呼吸作用以及光合产物生产与分配、水分平衡、环境响应等方面建立了杉木的生理生态模型，实现了不同环境条件下杉木不同组分生物量的变化情况，为定量化模拟杉木的生长情况提供了依据。（2）以植物构筑型理论为依据，分析了杉木的形态结构特征，得出杉木的总体分枝率和逐级分枝率随着年龄的变化逐渐增大；杉木一、二级枝分枝角度符合正态分布，分别集中于50°80°和50°100°之间；杉木一级枝方位角符合均匀分布，二级枝方位角多分布在水平方向上。（3）以杉木的形态结构特征为基础，应用IFS方法建立了杉木的形态结构模型。根据树冠的生长空间，应用幂函数以树高、枝下高、冠幅和冠高为自变量建立了冠形曲线函数，并通过生长曲线函数控制变量的取值范围。应用不同年份的杉木冠形形状结合IFS方法实现了对杉木的动态生长模拟并建立了相应的控制模块。所采用的方法能够建立常见的树种冠形，对于模拟其他树种的形态提供了参考。（4）在得出杉木不同组分生物量和形态结构模型的基础上，建立生物量和结构之间的关系。通过树干的异速生长方程建立树干体积与树干生物量的关系得出了树干形状的参数，为模拟树干提供了依据；通过调查数据分析了杉木生长中分枝的变化情况，主要有分枝轮数、分枝位置以及每年死亡的分枝数量，应用分枝生物量和冠形确定了杉木分枝的情况；通过叶生物量和叶之间的关系确定了叶量，并对叶子的分布情况进行了讨论。（5）在前文介绍的相关理论和方法的基础之上，通过计算机编程语言和计算机图形学的相关知识完成了杉木形态结构与生长的三维可视化模拟系统的开发工作，实现了对杉木形态结构与生长的三维可视化模拟，输出了不同形态结构参数和环境条件下的模拟结果。树木可视化模拟技术的应用为林业信息化建设提供形象、直观地观测平台和快速便捷的工具，具有广泛的实用价值，使林业科学研究和生产实践从费时费力的现场观测转移到方便、直观、逼真的三维可视化模拟环境，促进了林业管理和科学研究。已有的研究中关于树木的模拟多注重视觉意义上的像，而忽略了树木本身的特征，在实际的应用中有其局限性，缺少理论支撑。本文从影响杉木生长的环境条件出发来建立杉木对环境的响应机制，并以计算机可视化的方式展现了影响结果，具有非常好的发展空间。在今后的研究中，需要对生理生态模型进行不断完善，深入考虑杉木的内在生长机制与环境的交互反馈作用，加强模型理论与实际的结合，对模型参数进行优化，积累调查数据对模型进行可靠性的验证，同时也为研究杉木和林业生产提供有力的支撑工具。

关键词：生理生态模型杉木可视化模拟迭代函数系统冠形生长曲线

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ECOPHYS:杨树幼苗单株生长过程的生理生态模型简介

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世界林业研究 1993年第1期6卷 77-79页

作者：刘建伟胡新生

早在70年代,美国林务局的中北部林业实验站(位于威斯康星州)就开展了“杨树人工林的纤维和能源生产的集约经营栽培”的研究,从而奠定了ECOPHYS的雏形。经过20多年的努力,现已产生了形态学、物候学和生理生态学等学科的研究成果,同时经... 详细信息

早在70年代,美国林务局的中北部林业实验站(位于威斯康星州)就开展了“杨树人工林的纤维和能源生产的集约经营栽培”的研究,从而奠定了ECOPHYS的雏形。经过20多年的努力,现已产生了形态学、物候学和生理生态学等学科的研究成果,同时经过生长箱、温室和田间试验的比较验证。

关键词：杨树生长生理生态模型

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棉花动态模拟模型研究进展(英文)

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农业工程学报 2007年第3期23卷 257-266页

作者：张军王一鸣董乔雪侯家林北京联合大学信息学院北京100101 中国农业大学信息与电气工程学院北京100083

该文对棉花生理生态模型、棉花形态结构模型以及棉花结构功能模型的研究动态进行了综述,提出将形态结构和生理生态过程紧密结合的棉花结构功能模型的研究应是今后棉花模拟研究的重点,指出了目前生理生态模型和结构模型结合遇到的关键理... 详细信息

该文对棉花生理生态模型、棉花形态结构模型以及棉花结构功能模型的研究动态进行了综述,提出将形态结构和生理生态过程紧密结合的棉花结构功能模型的研究应是今后棉花模拟研究的重点,指出了目前生理生态模型和结构模型结合遇到的关键理论和技术问题:未能实现冠层微环境的精确模拟;物质分配和植株结构的结合研究还处于初步阶段;地上部分和根系耦合模拟还未实现。最后对该领域今后的研究趋势和内容进行了探讨:应基于形态结构模型进行冠层微环境的精确模拟;地上部分的物质分配可基于源-汇模型;地上部分和根系进行耦合模拟时,可将地上部分看作是“源”,根据根系各部分的“汇强”模拟物质分配和根的生长。

关键词：棉花模拟模型结构-功能模型生理生态模型结构模型研究进展

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泡桐叶形态特征与元素含量季节变化研究

泡桐叶形态特征与元素含量季节变化研究

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作者：胡昊北京林业大学

学位级别：硕士

以长期定位试验在商丘国有林场研究了一个生长周期内7年生泡桐(Paulownia fortunei)人工林的叶形态特征与元素含量的季节变化及其相互关系，结果表明：生长季节中泡桐叶形态特征与元素含量的季节变化规律可用具有生物学意义的模型进行... 详细信息

以长期定位试验在商丘国有林场研究了一个生长周期内7年生泡桐(Paulownia fortunei)人工林的叶形态特征与元素含量的季节变化及其相互关系，结果表明：生长季节中泡桐叶形态特征与元素含量的季节变化规律可用具有生物学意义的模型进行描述，且通过拟合得到的多个生理生态极值与实际基本吻合。如泡桐LA(单叶面积)、干鲜比(RDF)的生长时间变化可用Growth曲线描述，LDW(叶干重)、SLW(比叶重)的季节动态用Exponential Growth拟合最优，WC(叶含水率)与SLA(比叶面积)与生长时间的相关关系为Cubic型，LFW(叶鲜重)的季节变化曲线可以用Logarithm模型描述，LN(叶片数)的季节动态为Hyperbola型，泡桐叶形态指标间具有良好的相关关系，且这种关系也可用多种数学模型描述，此外，按照Between groups linkage(类间平均链锁法)，对生长季节内叶形态特征进行Hierarchical Cluster Anlysis(聚类分析)，可以把泡桐的生长时间过程划分为3个时期，即生长迅速期、生长稳定期与生长衰老期。泡桐叶不同元素季节变化趋势不同，其季节变化动态模型、相互关系及生态极值不同。泡桐叶N、P、Ti浓度的生长时间变化可以用Cubic模型描述，K、Ca、Mg、Zn、Cu、Mn、V元素浓度季节变化动态为Quadratic型，Fe、Al、B为ExponentialGrowth型，Na为Exponential Decay型，Ba为Rational型，Sr为Linear型，Ni、Li元素波动程度较大，没有良好的数学模型可以描述其季节变化规律。生长季节中泡桐叶各元素间存在着数学关系，多数关系也可以用数学模型拟合。根据聚类分析的Pearson correlation(相关距离)方法可以把一个生长周期内的18种元素划分为四类，第一类包括N、P、K、Zn、Cu、Mg、Na等7个元素，生长季节中它们共同的变化趋势特征是生长初期浓度相对较高，生长季节术期相对低，整体呈降低趋势；第二类包括Ba、Sr、Ca、Mn、B、V等6种元素，呈现增加趋势；第三类包括Al、Ti、Fe、Ni等，呈现两端高中间低的趋势，第四类为Li元素浓度极低变化波动比较大，而且规律性不强。通过多元分析建立了有多个代表性元素参与的回归分析模型Mg=1843.440+25.797 Zn+0.107Ca-23.295 B-1.697Al+0.836 P-0.30 N。通过方差分析与多重比较发现，一个生长周期内，N、Ca、K、Mg、P、Fe浓度各自均与其余的17种元素差异达到极显著水平。而Al、Sr、Mn、Na、Ba、B、Zn、Cu、Ti、V、Ni、

关键词：叶形态特征元素冠层泡桐生理生态模型

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杉木冠形对生长影响的可视化模拟研究

杉木冠形对生长影响的可视化模拟研究

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作者：马莉燕中国林业科学研究院

学位级别：硕士

林分生长是一个复杂的生理生态过程,受气候、地形等环境因素的制约。利用完善的生长模型可以对森林动态发展模式,即预测森林变化规律有更深入的了解,为合理经营森林提供理论基础、操作依据和量化信息,同时对进行林分结构与生长的可视化... 详细信息

林分生长是一个复杂的生理生态过程,受气候、地形等环境因素的制约。利用完善的生长模型可以对森林动态发展模式,即预测森林变化规律有更深入的了解,为合理经营森林提供理论基础、操作依据和量化信息,同时对进行林分结构与生长的可视化模拟也有着重要意义。本文以杉木为研究对象,综合考虑环境、树木冠形以及邻体竞争对生长的影响,利用生物量的生产及生物量在各器官上的分配建立杉木的生理生态模型,进行杉木的生长预测;建立基于林木生理生态模型的林分生长可视化子模块。本文建立的可视化子模块得到了较好的模拟效果,为研究冠形的生理生态生长交互机制提供了有效的技术方法。主要内容和结论如下:(1)通过建立冠形曲线以及树冠大小的预测模型得到冠形建模:基于分段幂函数方程先设定原始林木树冠纵切面轮廓,并建立冠形指数与林木年龄、树高以及冠幅之间的回归模型;以林木大小因子胸径、树高以及林木竞争因子简单竞争指数、开阔比数作为自变量,建立冠幅、冠长、冠高的预测模型。进行变量筛选时,得到最佳的变量组合,冠幅、冠长、冠高最优模型的R2分别为0.799、0.805、0.710。(2)改进3-PG过程模型,使之能适用于单株木的机理生长,从冠形和树冠竞争两个方面探讨和分析林木生长。通过考虑林木竞争和改进过程模型,建立了综合林木冠形、环境及其相互之间作用的生理生态生长模型,并选择了胸径和树高生长量2个指标与实测值对比分析,结果表明:改进模型对胸径和树高生长量的模拟平均精度分别为95.57%和91.16%,均明显高于3-PG模型,说明改进模型的模拟精度显著提高,模拟效果更好。(3)利用建立的过程模型,针对环境与冠形结构的交互作用机制,实现单株木生长动态的可视化模拟。采用自下而上即从单木到林分水平的方法,采用DirectX技术开发林分生长可视化模拟模块,实现杉木林分生长动态的可视化模拟。最后利用模块开展黄丰桥林场杉木样地的生长可视化模拟实验研究。

关键词：生理生态模型树冠结构环境因子可视化

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虚拟烟草生长模型

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现代农业科技 2008年第15期 208-211页

作者：王德吉李同泉栗卫军中国烟草总公司职工技术培训中心河南郑州450008

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,... 详细信息

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。

关键词：虚拟烟草生长生理生态模型双尺度自动机

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棉花计算机模拟模型研究进展

棉花计算机模拟模型研究进展

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中国数字农业与农村信息化学术研究研讨会

作者：张军王一鸣董乔雪侯家林中国农业大学信息与电气工程学院中国农业大学信息与电气工程学院中国农业大学信息与电气工程学院中国农业大学信息与电气工程学院

在查阅了国内外棉花动态模拟研究领域大量文献的基础上,主要就棉花生理生态模型、棉花可视化模型以及将二者结合考虑的棉花结构-功能模型的研究动态进行了综述;提出了在棉花动态模拟研究中还存在未真正实现结构- 功能的互反馈以及地上... 详细信息

在查阅了国内外棉花动态模拟研究领域大量文献的基础上,主要就棉花生理生态模型、棉花可视化模型以及将二者结合考虑的棉花结构-功能模型的研究动态进行了综述;提出了在棉花动态模拟研究中还存在未真正实现结构- 功能的互反馈以及地上部分和根系耦合模拟的问题;最后对该领域今后的研究趋势和内容进行了探讨,认为将环境条件、棉花形态结构与生理生态过程紧密结合起来的结构-功能模型的研究应是今后棉花模拟研究的重点,地上部分与根系的耦合模拟将成为未来研究的趋势。

关键词：棉花模拟模型结构-功能模型生理生态模型可视化模型进展

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