花卉植物形态与生长可视化仿真研究

文献检索课程报告班级：091228学号：2009117228姓名：一、选题简介课题名称：利用L-SYSTEM仿真植物花序方法研究The use of L-SYSTEM simulation method to study plant inflorescence课题分析：关键词：L-SYSTEM 、仿真、模拟、植物花序、方法L-SYSTEM 、simulation、plant inflorescence、method二、文献检索过程1、使用CNKI使用CNKI中国知网学术搜索平台中的中国期刊全文数据库因为利用L-SYSTEM仿真植物花序方法研究是一个比较热的课题，在期刊上应该有所反映。

检索策略：通过中国学术期刊网络出版总库文献检索的标准检索。

主题使用L-system并且包含仿真或者模拟，并且包含植物花序。

2、使用万方数据库搜索平台中的学位论文全文数据库既然中国知网上面可以收到大量的跟该课题相吻合的文献，那么也有大量的研究生在导师的带领下做该选题的学位论文。

检索策略：通过学位论文检索[1] 周春江.基于L系统的虚拟植物生长的模拟研究[D].重庆大学,2005.随着分形学的研究和发展，虚拟植物生长己成为人们研究的热点问题。

其研究在农林业研究、绿化景观设计、教育、娱乐、商业等领域中占有重要的地位，有着广阔的应用前景。

自从美国生物学家Lindenmayer于1968年提出L系统后，L系统不断完善，为植物的构型提供了新的途径。

1984年(A.R.Smith)等人将L系统引入计算机图形学，在计算机上模拟生成各种形态的植物，显示了计算机模拟植物方面的能力，为在计算机上实现虚拟植物的生长提供了理论依据。

本文主要对确定L系统、随机L系统、参数L系统、微分L系统、语义相关L系统等作了深入研究，在此基础上，利用L系统理论，采用标准图形软件接口OpenGL和支持可视化编程的集成开发环境VC++6.0，实现了虚拟植物生长系统。

虚拟植物枝条生长与形态生成模型研究
耿瑞平;涂序彦
【期刊名称】《计算机工程与应用》
【年(卷),期】2004(040)023
【摘要】文章提出了一个新的植物形态生长的动态模拟方法,该方法基于状态空间理论,将植物的生长视为三维状态空间中状态矢量的运动过程,并综合考虑了趋光作用与分枝自重对植物形态的影响.该模型既能连续、动态地模拟植物并行生长,又能反映植物形态结构与生长机理的关系,模型直观,易于理解,为虚拟农林以及计算机动画等提供了具有实际应用价值的研究方法.
【总页数】3页(P4-5,29)
【作者】耿瑞平;涂序彦
【作者单位】北京科技大学计算机系,北京,100083;北京科技大学计算机系,北京,100083
【正文语种】中文
【中图分类】TP18
【相关文献】
1.虚拟植物形态生成关键算法研究 [J], 张维统;古辉;丁维龙;芦亚亚
2.虚拟植物小麦根系生长建模与研究 [J], 姚芳;曹扬;王文永
3.教学型虚拟植物生长仿真建模方法的研究 [J], 范国华;吴国栋;周琼;乐毅
4.基于图像的虚拟植物形态数据获取方法研究 [J], 李彦锋;孟繁疆
5.基于光作用的虚拟植物生长模拟与可视化研究 [J], 李子巍;淮永建;付慧
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植物生长模拟方法研究及优化在植物生长领域，模拟方法是一种重要的研究手段。

它可以帮助我们模拟植物生长过程，并预测不同环境下的生长情况。

同时，模拟方法也能帮助我们优化植物生产模式，使得植物生长效率更高、更节约资源。

本文将对目前常用的植物生长模拟方法进行梳理，探讨其应用优化。

一、常用的植物生长模拟方法1. 动态模型动态模型的基本假设是植物存在一套逻辑严谨的生长规律，并在环境的照顾下按照规律进行生长。

其基础是对植物生长过程进行深入研究，从而得出各生长因素之间的关系。

动态模型基于统计学原理，通过对已有的数据进行分析和拟合，得出拥有预测性的生长规律，从而模拟植物在不同环境下的生长情况。

2. 反向模型反向模型是以逆向工程原理为基础的模型。

它是通过对植物在不同环境下的观测数据进行分析，从而推导出植物的生长规律。

反向模型通常使用计算机程序进行计算。

其基本思路是通过运用统计学方法，对观测数据进行分析，确定生长规律，从而极大地提升植物生长模拟的准确性。

3. 生理模型生理模型关注的是植物在不同环境下的生理规律。

其基本思路是基于现有的生理学知识，通过建立生理学模型，从而模拟植物的生长情况。

生理模型通常注重生理变量的解析和刻画，涉及到植物的生理特性，同时它也是植物生长模拟方法中比较复杂的一种。

二、常见模拟方法的应用1. 基于动态模型的土壤氮素研究土壤中的氮素在植物生长过程中起到重要作用。

氮素的吸收和利用会对植物生长产生不同程度的影响。

因此，在进行农业生产过程中，就需要有一种可靠的方法，来模拟植物对氮素吸收和利用过程。

这时动态模型就可以派上用场了。

基于土壤-作物模拟平台的构建，可以将氮素的移动和转化关系嵌入到模型中，该模型可以帮助农民更好地掌握植物生长过程中氮素的变化，从而合理配置氮素肥料。

2. 基于反向模型的光☐温交互影响研究光☐温交互影响是影响植物生长的关键因素之一。

在不同光照和温度条件下，植物的生长情况会存在差异。

通过反向模型的应用，可以分析不同环境因素对植物生长的影响，以及不同光照与温度交互条件下的生长情况。

植物生长模型、模拟和可视化及其应用新进展
李保国;张宝贵
【期刊名称】《国际学术动态》
【年(卷),期】2004(000)004
【摘要】由中国科学院自动化研究所中法信息、自动化和应用数学联合实验室(HAMA)和中国农业大学联合举办的“植物生长模型、模拟和可视化及其应用”同际研讨会于2003年10月13-16日在北京举行。

有来自法国、荷兰、德国、澳大利亚、英国、泰国、日本和国内的数百名学者参会，共提交60多篇论文。

经评议，40篇被接收，其中包括4篇特邀报告。

会议论文集以“Plant Growth Modeling and Applications”专辑的形式由清华—Springer出版社正式出版，内容涵盖植
物生长的结构模型、功能和生理模型、模拟、可视化以及在农学、林学及土地利用方面的应用。

从本次学术交流中可概括出有关植物生长模型、模拟和可视化及其应用在近几年所取得的进展。

【总页数】2页(P30-31)
【作者】李保国;张宝贵
【作者单位】中国农业大学资源与环境学院，北京100094
【正文语种】中文
【中图分类】Q945.5
【相关文献】
1.木本植物三维可视化生长模型与林业生产 [J], 苏喜友;龙洁
2.植物共享光照资源的生长模型改进及可视化仿真 [J], 董天阳;张萃;范菁;陈巧红
3.第二届植物生长模型、模拟、可视化及其应用国际研讨会在北京召开 [J], 贺超兴
4.第二届国际植物生长模型、模拟、可视化及应用研讨会 [J],
5.第二届国际植物生长模型、模拟、可视化及应用研讨会会讯 [J],
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基于L-系统的植物三维可视化研究的开题报告一、选题背景植物是大自然赋予人类和其他生物最重要的生命资源之一。

随着人类的探索和发展，对于植物的认知也越来越深刻。

近年来，基于L-系统的植物建模和可视化已成为计算机图形学领域的一个热门研究方向，有助于我们更加深入地理解植物的生长和形态变化规律。

二、研究内容本文将以L-系统为基础，研究建立一套植物三维可视化系统，探索植物形态的生成与动态展示规律。

在系统设计与实现过程中，将会涉及到以下主要内容：1. L-系统的原理与建模L-系统全称Lindenmayer系统，是二十世纪六十年代由生物学家Aristid Lindenmayer提出的一种描述植物生长形态的形式语法。

本研究将重点研究如何通过L-系统构建植物的结构和形态。

2. 基于L-系统的植物三维建模在建立L-系统规则之后，将会进行三维建模的实现。

此处我们将采用开源3D引擎Unity开发工具，通过预设的树材质、材质球、模型等物品，生成各式各样的植物模型。

3. 植物动态演绎的可视化通过通过改变植物生长角度、荟萃程度等系统参数，让植物在时间中完成演化，形态随时间而变化。

将植物形态渲染到Unity中，以便可以进行3D动画和实时交互。

三. 研究意义和创新点1. 拓展对植物生长形态的认知通过研究基于L-系统的植物三维可视化，并结合计算机图形技术的应用，可以深化人们对于植物生长形态演化规律的理解，并拓展有关植物生长形态方面的相关研究。

2. 探索生态景观设计方法本研究植物三维可视化的技术应用，不仅可望拓展植物生长方面的相关理论研究，同时对于景观设计、生态环境等方面也将具有重要的借鉴价值。

3. 实现可视化系统的创新思路研究基于L-系统的植物三维可视化系统，经过本项目的深入探究和实践，可以有效把图像数字化，对于数据的模拟可视化和趋势的展示结合进行研究，同时可以通过这种方法进行数据的更直观和立体的展示，推进数学科研领域数字可视化的实际应用。

案例名称：植物生长模拟在农业领域的应用1. 背景随着全球人口的增加和城市化的进程，农业生产面临着越来越大的挑战。

如何提高农作物的产量和质量，优化农业生产过程，成为了农业科学家和农民们共同关注的问题。

植物生长模拟技术作为一种现代化、可视化且高效的方法，被广泛应用于农业领域。

它可以模拟植物在不同环境条件下的生长过程，并提供合理的种植方案和管理建议。

2. 案例过程2.1 研究目标某地区的农民希望通过植物生长模拟技术，优化小麦种植方案，以提高小麦产量和质量。

2.2 数据收集与处理研究团队首先收集了该地区近几年的气象数据、土壤数据以及小麦种植相关数据。

这些数据包括温度、湿度、光照强度、土壤pH值、土壤湿度等多个指标。

然后，研究团队使用植物生长模拟软件，将收集到的数据进行处理和整理，建立了一个小麦生长模型。

该模型考虑了温度、湿度、光照强度和土壤条件对小麦生长的影响。

2.3 模拟实验在建立好的小麦生长模型基础上，研究团队进行了一系列的模拟实验。

他们通过调节不同环境因素的数值，比如温度、湿度等，来模拟不同种植条件下小麦的生长情况。

在每次实验中，研究团队记录了小麦的生长速率、叶片面积、根系长度等参数，并与实际种植场地中的小麦进行对比。

2.4 结果分析与优化方案通过对模拟实验结果的分析和对比，研究团队发现了不同环境因素对小麦生长的影响规律。

例如，在高温高湿条件下，小麦生长速率较快但叶片面积较小；在低温低湿条件下，小麦生长速率较慢但叶片面积较大。

基于这些发现，研究团队提出了一套优化的小麦种植方案。

他们建议在春季选择适宜的温度和湿度条件下进行种植，以促进小麦生长的速度和叶片面积的均衡发展。

3. 案例结果通过应用植物生长模拟技术，该地区的农民实施了优化后的小麦种植方案。

经过一年的实践，比较了优化前后小麦产量和质量的变化。

结果显示，在优化方案下，小麦产量提高了10%，且粒子饱满度和品质得到了显著改善。

同时，在减少肥料使用和水资源消耗方面也取得了良好效果。