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结构与功能反馈机制下根系生长向性模拟 被引量：11
1
作者 张吴平 刘建宁 李保国 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第S2期110-117,共8页
借助于根系生长发育的功能-结构模型,模拟了根系生长的向地性、向水性与向肥性。研究中采用Voxel体元对根系生长的土壤区域进行离散化,并设定各Voxel元8个顶点的土壤含水量、养分浓度;采用根系功能-结构模型描述了不同生长周期下根系在... 借助于根系生长发育的功能-结构模型,模拟了根系生长的向地性、向水性与向肥性。研究中采用Voxel体元对根系生长的土壤区域进行离散化,并设定各Voxel元8个顶点的土壤含水量、养分浓度;采用根系功能-结构模型描述了不同生长周期下根系在三维土壤空间的生长;采用空间碰撞检测技术,确定各根元所占据的Voxel元,并以根元中点坐标与其所占据的Voxel元的各顶点距离倒数作为权重,计算根元生长区域的土壤平均含水量与养分浓度;利用三基点阻力法,计算得到土壤含水量、养分浓度对根元库强的校正系数,重新计算当前周期下根系可利用的生物量在组成根系的各根元中的分配,并调整根元的生长方向。最后,在设定的不同土壤含水量与土壤养分分布情景下,模拟了根系的空间生长与分布。模拟结果显示借助根系的功能-结构模型,在特定的情景下,能够模拟根系生长过程中的向地性、向水性与向肥性。根系在空间生长是一个复杂的过程,在特定的条件下,能够通过一定的农业措施,如灌溉、施肥,改变其空间生长与分布,使得作物高效地利用土壤水分、养分资源,从而实现可持续发展的生态农业。 展开更多
关键词 可视化 模拟模型 模型 向地性 根系生长
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冬小麦根系生长的三维仿真模拟 被引量：17
2
作者 刘炳成 刘伟 +1 位作者 刘俐华 金弋 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第9期65-67,共3页
根据冬小麦根系分布的试验测量参数与生长规律,综合考虑根系生长的生理生态模型和虚拟植物模型,构造了描述小麦根系生长的动态模型.在已建立的根系生长模型基础上,运用分形几何理论与计算机图形学技术,对耕作土壤环境下冬小麦根系构型... 根据冬小麦根系分布的试验测量参数与生长规律,综合考虑根系生长的生理生态模型和虚拟植物模型,构造了描述小麦根系生长的动态模型.在已建立的根系生长模型基础上,运用分形几何理论与计算机图形学技术,对耕作土壤环境下冬小麦根系构型进行了三维仿真模拟.根据根系实测参数,对冬小麦根系生长模拟进行宏观控制,可以真实再现冬小麦地下根系部分的动态生长过程. 展开更多
关键词 虚拟植物 冬小麦 根系构型 仿真模拟
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棉花根系生长发育的虚拟研究 被引量：15
3
作者 张吴平 李保国 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第z1期283-286,共4页
采用GREENLAB植物功能-结构模型的原理构建了棉花根系模型。该模型以根系基本生长单元为基础,模拟了棉花根系的拓扑结构;根据不同类型的根个体获取生物量能力的不同,通过模拟不同根个体(库)对植株地上部分配给根系的生物量(源)的竞争,... 采用GREENLAB植物功能-结构模型的原理构建了棉花根系模型。该模型以根系基本生长单元为基础,模拟了棉花根系的拓扑结构;根据不同类型的根个体获取生物量能力的不同,通过模拟不同根个体(库)对植株地上部分配给根系的生物量(源)的竞争,实现了生物量在根系中的分配;根据异速生长规则实现了根个体几何结构计算,从而模拟出根个体的轴向生长、径向生长。最后,根据根个体空间伸展规则与空间Voxel元技术,实现了棉花根系的空间结构的虚拟。 展开更多
关键词 棉花根系 模拟 可视化 功能-结构植物模型 虚拟植物
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基于三维动态生长模型的水稻根系模拟 被引量：3
4
作者 杨乐 彭军 +3 位作者 龙兰 施俊林 王龙飞 赖静文 《湖南农业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期613-618,共6页
以水稻‘淦鑫688’‘两优培九’‘金优463’‘陆两优996’为试材,利用根箱栽培试验研究水稻不同生长时期根系的形态结构和分布与生理生态因子之间的相互关系;统计分析水稻根系的形态参数,量化其生物学意义和结构特征,基于水稻根系拓扑结... 以水稻‘淦鑫688’‘两优培九’‘金优463’‘陆两优996’为试材,利用根箱栽培试验研究水稻不同生长时期根系的形态结构和分布与生理生态因子之间的相互关系;统计分析水稻根系的形态参数,量化其生物学意义和结构特征,基于水稻根系拓扑结构,提出了一种融合发根时间、发根位置、生长速率和生长方向的水稻根系三维动态生长模型。对模型模拟值与观测值进行相关性分析,纳什效率系数为0.811~0.899,均方根误差为0.121~0.135,平均偏差为0.125~0.137,表明模型的准确度较高。以水稻根系三维动态生长模型作为算法基础,利用Visual C++开发工具和OpenGL开放图形库构建了实现水稻根系三维生长可视化仿真系统。对水稻根系的不定根、一级枝根、二级枝根和三级枝根的拟合度和误差进行分析,结果显示,其平均模拟拟合度分别可达到89.36%、90.12%、90.86%和91.75%。 展开更多
关键词 水稻 根系 三维动态生长模型 模拟 拟合度 可视化
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植物根系竞争生长的三维可视化模拟 被引量：5
5
作者 熊俊涛 钟南华 吴春胤 《农机化研究》 北大核心 2009年第7期66-69,共4页
基于Simroot模拟系统的数学理论,结合Visual C++编程工具和OpenGL三维图形库技术,建立了一个虚拟植物根系竞争生长的三维可视化模拟系统。通过对作物大豆的根系竞争生长的模拟表明:本系统能够形象逼真地显现植物根系竞争生长的形态结构... 基于Simroot模拟系统的数学理论,结合Visual C++编程工具和OpenGL三维图形库技术,建立了一个虚拟植物根系竞争生长的三维可视化模拟系统。通过对作物大豆的根系竞争生长的模拟表明:本系统能够形象逼真地显现植物根系竞争生长的形态结构和生物特性,具有良好的通用性和适用性。 展开更多
关键词 植物根系 竞争 模拟模型 三维可视化
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与环境交互的根系动态生长可视化算法 被引量：2
6
作者 杨猛 肖成 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期275-281,300,共8页
为结合环境因素进行植物根系三维建模,分析根系生长机理,提出了一种模拟根系与环境交互的动态生长可视化算法。该算法以根尖与环境的交互为主导,首先计算每个根尖吸收到的养分含量,再根据内部资源分配机制并采用环境影响的缩放函数调节... 为结合环境因素进行植物根系三维建模,分析根系生长机理,提出了一种模拟根系与环境交互的动态生长可视化算法。该算法以根尖与环境的交互为主导,首先计算每个根尖吸收到的养分含量,再根据内部资源分配机制并采用环境影响的缩放函数调节根尖的伸长率与侧根密度,同时结合所受到的向性与障碍物的阻挡因素,实时调整生长方向。提供了根茎形状与根系整体形态的控制方法,包括编辑根茎形状的模板曲线、设定资源分配权重和向性权重等。对不同类型的根系,以及不同土壤环境下(包括各种养分分布、障碍物与盆壁影响)的根系进行了模拟实验。实验结果表明,所提出的算法具有为多类植物根系建模的泛化能力,并且能够合理地表现与环境的交互过程。 展开更多
关键词 植物根系 三维模型 生长模拟 环境交互 可视化
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虚拟间作植物根系竞争生长的可视化系统研究
7
作者 熊俊涛 孙宝霞 钟南 《安徽农业科学》 CAS 北大核心 2010年第24期13074-13076,共3页
基于模拟根系形态结构的Simroot系统的几何建模理论,结合计算机图形学方法建立了虚拟间作植物根系竞争生长过程的三维可视化模拟系统。将间作大豆—玉米根系的生长参数输入模拟系统中进行模拟。结果表明,该系统能够形象逼真地显现间作... 基于模拟根系形态结构的Simroot系统的几何建模理论,结合计算机图形学方法建立了虚拟间作植物根系竞争生长过程的三维可视化模拟系统。将间作大豆—玉米根系的生长参数输入模拟系统中进行模拟。结果表明,该系统能够形象逼真地显现间作植物根系竞争生长过程中的形态结构和生物特性。 展开更多
关键词 间作植物 根系竞争 模拟模型 可视化系统
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基于Cd^(2+)胁迫的小桐子根系生长模型构建与可视化仿真
8
作者 段晓凡 刘颖 文锦芬 《安徽农业科学》 CAS 2015年第24期271-273,共3页
为探讨Cd2+(镉)胁迫对小桐子根系生长的影响,通过盆栽试验研究Cd2+胁迫下小桐子根系生长情况,结合根系几何拓扑结构及根系几何模型SimRoot,构建Cd2+胁迫下的小桐子根系生长模型,利用根系生长模拟系统对该模型进行可视化仿真,用实测结果... 为探讨Cd2+(镉)胁迫对小桐子根系生长的影响,通过盆栽试验研究Cd2+胁迫下小桐子根系生长情况,结合根系几何拓扑结构及根系几何模型SimRoot,构建Cd2+胁迫下的小桐子根系生长模型,利用根系生长模拟系统对该模型进行可视化仿真,用实测结果对仿真结果进行验证,结果显示该模型可较好地反映小桐子根系在Cd2+胁迫下的生长情况。 展开更多
关键词 虚拟植物 Cd^2+胁迫 小桐子根系 生长模型 可视化仿真
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基于不同滴灌方式的苹果幼树根系生长的三维可视化模拟 被引量：5
9
作者 刘柯楠 杨启良 +3 位作者 郭浩 戈振扬 周兵 刘小刚 《中国生态农业学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第6期744-751,共8页
为研究不同滴灌方式下大田苹果幼树的根系生长行为,提出一种用Otsu方法对根系图像进行分割后统计分析根系空间分布的方法,利用图像处理库通过Python语言编程实现了获取空间分布统计矩阵,以Lynch的根构型模型为结构原型,结合功能模型建... 为研究不同滴灌方式下大田苹果幼树的根系生长行为,提出一种用Otsu方法对根系图像进行分割后统计分析根系空间分布的方法,利用图像处理库通过Python语言编程实现了获取空间分布统计矩阵,以Lynch的根构型模型为结构原型,结合功能模型建立不同滴灌方式下的大田苹果幼树根系生长行为结构功能模型,最后利用OpenAlea对该模型进行三维可视化模拟。以大田苹果幼树为试验对象进行验证,同时依据形态特征的相似度以及仿真数据与实测数据的相关性两个参考指标将模拟结果与实物进行对比,验证了所采用算法的有效性。结果表明,Otsu算法可有效分割苹果幼树根系图像数据,结合常规功能结构参数和空间分布统计矩阵建立的大田苹果幼树根系结构功能模型可科学地模拟不同滴灌方式对苹果幼树根系空间拓扑的影响,大田苹果幼树根系结构功能模型模拟可以可视化不同滴灌方式下的根系生长空间变化行为。可视化模拟结果表明,分根区交替灌溉的苹果幼树根系在根区两侧分布比较均匀,根密度较大,有利于提高根系对水肥的吸收利用效率。研究结果可为分根区交替灌溉在果园的应用提供参考。 展开更多
关键词 可视化模拟 滴灌 苹果树 根系生长 OpenAlea OTSU算法 结构-功能模型
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