基于规则的虚拟水稻模型研究

作     者：伊张芸 

作者单位：浙江大学 

学位级别：硕士

导师姓名：何勇

授予年度：2015年

学科分类：09[农学] 0901[农学-作物学] 

主      题：虚拟植物 L系统 XL语言 水稻 模型 GroIMP 

摘      要：植物功能-结构建模方法已经成为当前植物生长模拟方法以及形态结构可视化研究的主流。这类模型将植物的形态结构与生理功能相结合,能够实现植物在生长过程中功能与结构之间的相互作用和反馈。为了能够有效模拟水稻的生长过程,本研究首先构建了水稻秧苗的形态结构及生理功能模型：用三维图形如圆柱实现秧苗的叶鞘和茎节模块;应用双三次贝塞尔曲面实现叶片图形;通过L系统字符串来描述秧苗的分支结构。该算法基于L-System语言字符含义,并且进行了语法上的扩展,实现了应用Java与Java 3D扩展API将描述秧苗分支结构的L-System语言转换为三维图像并输出的功能。然后,利用开源软件GroIMP和配套的XL建模语言实现对水稻功能和结构的建模,可视化展现全生育期内水稻从种子到长出稻穗的三维形态变化。实现的模型本身具备一定的可扩展性,能够尝试加入模拟不同生理过程的模块来加以改进,例如加入对呼吸作用的模拟,从而实现其他环境因子与植株生长过程的交互,并通过运用改进的模型来实现虚拟育秧。另外,将农业决策系统与虚拟植物相结合,能更直观的帮助用户对植物的生长进行观察及预测,并对田间操作做出响应。