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[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
崔沿沾 陈宇拓 郭怡旭
针对南方人工林地貌特征和林分生长特性,以实例为研究对象,对大规模林地地形与树木融合的高效建模方法进行研究。建模算法基于地形表面离散点数据,按规划的网格点进行区域高程值覆盖与替代,对没有覆盖到的区域用扫描算法进行高程值补孔,然后利用二次高斯模板对网格高程数据平滑处理,得到林地形模型。借助Unity3D二次开发技术导入地形模型和构建的树木模型数据,实现林地树木模型的有机融合,构建林分场景。结果表明:本研究的算法和融合方法提高了林地和树木的综合建模效率,打通了从基础人工林数据到Unity3D呈现大规模人工林真实感模型的各个环节,并能在普通PC机实现模型的流畅动态模拟,为大规模人工林的高效率真实感建模提供了一种有效途径。
关键词：
大规模林地 综合建模 高斯模板
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
王忠芝 胡逊之
为探讨树木模型和生长动画的模拟,真实简单的模拟植物模型及其生长,对Xfrog植物模型生成软件进行研究。在客观分析树木建模及生长模拟难点的基础上,研究了Xfrog中表达树木拓扑结构的核心原理及其制作树木生长动画的基本方法;详细探讨了采用Xfrog进行树木建模和生长模拟的流程及其关键问题;并基于Xfrog实现了油松、侧柏、栓皮栎等多种北京山区的代表性树种的建模和生长模拟,取得了逼真的模拟效果。该法可用于树木几何模型及其生长动画的快速制作,并对研究树木模型表达和生长模拟具有借鉴意义。
关键词：
树木建模 树木生长模拟 Xfrog
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
陈宇拓 颜君萍 邓静
通过对.X文件结构和内核的详细解读,给出了复杂模型的.X文件转换方法,并以构建一大型林分三维场景为例,阐述了对其高效、快速建模的方法过程。针对树木和林分形态结构的多样性、复杂性和信息量大等特征,利用所建树木基础模型,快速群生林分中树木模型及其.X文件,根据样地属性和对应.X文件建立林分三维模型。实验结果表明,利用.X文件表述复杂模型,不仅可以大大提高模拟大型复杂三维场景的速度,而且能够减少对原始数据的依赖,降低算法复杂度,提高建模效率。
关键词：
树木模型 .X文件 数据交换 林分建模
[期刊] 林业科学
[作者]
金星姬 李凤日 贾炜玮 张连军
传统的林分生长与收获模型不能为林分和生态系统管理提供准确的空间信息。采用3种配对势函数的Gibbs点过程模型对美国东北部50块云冷杉样地里树木的空间分布模式进行模拟。该Gibbs模型能够较好地模拟这50块样地中的82%～84%,但其对完全随机分布和规则分布的样地模拟比对聚集分布的样地模拟效果要好。使用常用的林分变量如林分密度、公顷断面积、林分平均胸径、平均树高、平均冠幅和冠长建立经验回归模型对Gibbs模型的2个参数进行预测。结果表明这些回归模型对81%的样地可以得到满意的模拟效果,其中,100%的完全随机分布样地、71%的规则分布样地和56%的聚集分布样地模拟效果较好。选择3块样地对树木的模...
[期刊] 林业科学
[作者]
雷相东 常敏 陆元昌 赵天忠
虚拟树木,就是应用计算机模拟树木在三维空间中的生长发育状况,近年来已成为植物学、农林业、环境科学和计算机领域的研究热点。生长模型和可视化技术是它的核心内容。虚拟树木生长模型包括形态结构模型、功能模型和结构-功能模型等,其中结构-功能模型可以模拟树木与环境间的相互关系,其结果为树木的三维结构,因此它最为接近现实树木的生长,是虚拟树木生长模型的发展方向。树木形态的复杂性与计算时间和空间的矛盾一直是可视化研究中的难点。树木可视化还有不同于其他物体的特性,如多级分枝、枝条的弯曲、自相似、向光性、树木分枝间的光滑与非光滑连接等。树木可视化软件可分为2类:纯图形学软件和基于结构-功能模型的软件,其应用已涉...
关键词：
虚拟树木 生长模型 可视化
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
陶嗣巍 赵东
为更准确地分析风雪灾害作用下树木的力学特性,研究了树干和树枝的结构特点,并利用Pro/E三维软件的族表和UDF库等模块,提出了一种树木几何模型参数化建模方法。在考虑了树木自相似和自仿射分形特点的基础上,建立了树干与树枝结构分层阶梯式模型的设计新思路。通过设置和修改长度、分枝角度等几何参数,实现了树木结构几何模型的快速生成和重建。
关键词：
参数化建模 树木结构 分形理论
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
刘晓丽 姜笑梅 殷亚方
为评估人工林尾巨桉生长应力水平并揭示其变异情况,采用应变片法对其表面轴向生长应变进行了测试.研究表明,表面轴向生长应变为拉应变,活立木胸高处表面轴向生长应变平均值基本分布在650×10-6~1 100×10-6之间;生长应变的测试一般需要3 min左右,这时应力释放完毕,应变值达到稳定.尾巨桉两个家系间及树干两个方位(南、北向)间的表面轴向生长应变差异不显著,沿树高变化不明显.
关键词：
应变片法 人工林尾巨桉 表面轴向生长应变
[期刊] 林业科学
[作者]
任海青 中井孝
按照中国国家标准研究杉木和I-214杨树木材的抗弯弹性模量、抗弯强度、顺纹抗压强度和密度,同时按照日本国家标准研究2个树种的顺纹抗剪强度。结果表明:杉木的抗弯强度、顺纹抗压强度和密度由胸高直径处向上呈波浪形增加,抗弯弹性模量则稳定降低,但不同高度间杉木的物理力学性质没有显著差异;近树皮处木材的物理力学性质高于近髓心处木材,并有极显著差异。对于I-214杨树,只有抗弯弹性模量从髓心到树皮逐渐增加,其他的物理力学性质,最小值在从髓心到树皮的过渡区,最大值在近树皮处,从髓心到树皮,杨树的物理力学性质有极显著的差异。杉木和杨树的径面顺纹抗剪强度从髓心到树皮有极显著差异,并且近树皮的高于近髓心的木材,而...
[期刊] 林业科学
[作者]
金星姬 李凤日 贾炜玮 张连军
采用二元广义β分布(GBD-2)和Johnson's SBB分布对美国东北部云冷杉林的水平和垂直分布进行拟合。拟合优度检验结果表明:无论是胸径、树高边缘分布和联合分布,还是树高和材积的预估,GBD-2分布的拟合效果均比SBB分布要好。使用常用的林分变量如林分密度、公顷断面积、林分平均胸径、平均树高、平均冠幅和冠长建立回归模型对GBD-2分布的参数进行估计,表明未来林分水平和垂直结构可以由这些变量进行预测。所建立的二元分布模型可以为研究树木胸径、树高的实际关系和动态提供信息。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
王晓松 杨刚
【目的】结合树木图像颜色和纹理特征,融合聚类和分类算法对树木图像进行多目标优化分割,从而提高自然背景下树木图像分割的准确性。【方法】首先,利用MSCC框架理论,解决聚类和分类目标函数同时依赖于聚类中心的问题。然后,分别选定聚类性能评价指标函数和分类性能评价指标函数。最后,采用多目标进化优化方法——NSGA-Ⅱ算法进行优化,得到Pareto前端最优解集,并通过计算聚类有效性指数I的最大值,寻找最优解决方案。选择具有代表性的法国梧桐、侧柏、松树和杏树等自然背景下拍摄的4幅图像作为样本。分别采用Kmeans、Fuzzy C-means、对聚类目标函数进行单目标优化,采用MOPSO方法进行多目标优化,以及NSGA-Ⅱ方法进行多目标优化等5种方法对样本图像进行分割比较。【结果】在聚类中心数量相同、种群大小相同、遗传代数相同的条件下,指数I的值表明本文提出的分割方法优势显著。对于4类不同样本图像分割的指数I值进行对比可知,以HF指数为单目标函数进行遗传优化的结果优于单一使用K-means和FCM算法; MOPSO多目标优化方法分割结果优于单目标优化结果;基于NSGA-Ⅱ优化的多目标函数分割结果又优于MOPSO多目标优化结果。【结论】融合聚类和分类算法构建聚类性能评价指标函数和分类评价性能指标函数,并采用非支配排序遗传算法对多目标函数进行优化,能更好地保留树木图像的颜色和纹理特征,分割准确率显著提高。
关键词：
多目标优化 树木图像 NSGA-Ⅱ
[期刊] 浙江农林大学学报
[作者]
赵凯 唐丽华 张姝婧
通过讨论树体枝干几何建模的理论和方法,重点围绕树木交互式建模技术和三维可视化实现进行了研究探讨。实现过程主要分为3步:首先,对真实树木枝干的几何形态结构进行分析,利用分析结果构建枝干模型生成方法,用六边形棱柱近似模拟树干和枝段,再用六边形棱台作为枝段元经过连续偏转、连接的方法模拟枝干弯曲的形态。其次,基于枝干生成方法,利用分形迭代思想实现整株树体的建模。为提高仿真度,通过加入干扰因子使最终生成的树体枝干模型不过于规则。最后,为实现模型的可视化,选用OpenGL图形技术和Visual C++作为模型可视化工具和开发工具,通过对所建立的模型进行数学描述以及场景渲染和特征参数提取,建立一个支持交互的三维树木建模系统。
[期刊] 林业科学研究
[作者]
白静 张怀清 刘闽
以槐树为例,构建了合轴分枝树木可视化模拟系统。根据可视化模拟的需要,指出了所需的形态结构因子及其与IFS因子的对应关系。以实测形态参数数据为依据,结合Logistic生长模型,基于IFS算法构建了槐树的三维模型。并以Direct X9.0为三维可视化平台,使用C#语言,采用面向对象设计思想完成了合轴分枝树木可视化模拟系统开发,实现了合轴分枝树木形态参数、生长模型参数设置以及模型输出等系统功能,较好模拟出合轴分枝树木静态与动态的三维可视化模型。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
沈剑波 雷相东 雷渊才 李玉堂
【目的】以吉林省长白落叶松人工林为对象,分析立地形与地位指数及其与林分生产力之间的关系,检验立地形评价长白落叶松人工林立地质量的可行性。【方法】基于168块固定样地的314个观测数据,提出了基准胸径确定的方法,即以胸径-年龄的逻辑斯蒂方程为基础,求其拐点纵坐标(即为基准胸径)。以理查兹生长方程分别拟合优势高-年龄、优势高-优势胸径的导向曲线,分别计算各样地的地位指数与立地形,并分析立地形与地位指数以及二者与林分生产力之间的关系。【结果】立地形与地位指数回归方程的决定系数R2为0.362 7,RMSE为1.993 0 m,平均绝对误差MAE为1.563 2 m。地位指数、立地形与生产力的相关系数分别为0.676 4和0.320 3。采用等距划分的方法将计算所得的地位指数与立地形划分为8个等级,地位指数从1至8级各等级所占比例分别为0.64%、3.82%、12.74%、24.84%、32.48%、19.43%、5.10%、0.96%;立地形从1至8级各等级所占比例分别为0%、1.59%、9.24%、42.36%、44.90%、1.91%、0%、0%。【结论】对于落叶松人工林来说,立地形只能解释36.27%的地位指数变异;地位指数与生产力的相关性远大于立地形与生产力的相关性。对立地形与地位指数采用等距划分的方法进行立地质量等级划分,立地质量等级均呈现出中间多、两头少的趋势,但各等级的样地数量差异较大。总体来说,本研究中立地形不宜作为长白落叶松人工林立地质量评价的指标。
[期刊] 林业科学研究
[作者]
舒娱琴 李卫红
从树木构筑概念出发,将传统的几何建模技术与树木形态结构结合,提出了一种交互式参数建模的方法。采用主干、枝条、叶片三类参数来描述和定义树木,约定了一系列的建模规则和参数化调节方法,并构建了一个树类。林业管理者通过输入熟悉的参数平台交互式地构建各种具有不同几何特征的树木,并且能够建立不同生长阶段的三维几何树模型,其模型简单且形态逼真,能够充分地表现树木的空间结构。
关键词：
三维几何树模型 交互式参数建模 树木构筑
[期刊] 林业科学
[作者]
白静 张怀清 刘闽
对合轴分枝树木的形态进行三维可视化模拟,指出合轴分枝树木特征的描述指标,以槐树为例,将分枝分为主分枝与次分枝,分别对枝径、仰角、枝长等形态参数进行统计分析。结果表明:主枝枝径的平均值大于次枝,仰角和枝长的平均值小于次枝。主枝与次枝仰角均呈正态分布,集中在20°~40°之间,枝长主要分布在20~40 cm范围内。基于IFS算法,提出适于表达合轴分枝形态特点的数据结构,指出IFS入口参数对应于合轴分枝结构的实际意义,并对IFS分形算法进行合轴分枝树木建模的具体实现流程进行详细描述,最后实现合轴分枝树木三维可视化模型的构建。构建的树木模型符合合轴分枝形态特点,可以实现合轴分枝树木基本形态结构的表达。
关键词：
合轴分枝 IFS 可视化
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