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[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
李子巍 淮永建 付慧
虚拟植物生长模拟研究是数字林业的研究热点。为了在植物生长过程模拟中考虑植物的生理特征,真实地反映不同光照条件对植物各组织器官形态结构及生长发育特征的影响。基于植物的光生长环境仿真,提出了一种基于光照模型的植物器官形态结构动态演替生长算法。采用双三次Bezier曲面构建植物叶片组织器官,并引入曲面影响因子、植物光属性因子,对植物形态结构和叶序分布进行真实感建模。根据光照对植物叶片生长发育的影响,提出了基于光作用的碳汇动力学仿真和植物分枝结构的动态演替方法。为了验证本算法的有效性,依据不同光照条件下绿萝的生理特征数据,对该生长模型算法进行了有效验证,获得了较好的真实感效果。
[期刊] 中国农业科学
[作者]
曹宏鑫 石春林 金之庆
本文较系统阐述了植物形态结构模拟与可视化研究的社会背景、学术价值和经济意义,从创立与发展、研究与发展的总体趋势和特点、研究居世界先进水平的机构或学者以及领先标志等方面综述了植物形态结构模拟与可视化的研究进展;指出了该研究的前沿领域、空白点及薄弱环节,分析了中国在该研究中的总体水平、差距及其成因;最后在研究展望基础上提出了若干政策建议。
关键词：
植物 形态结构 模拟 可视化 研究进展
[期刊] 华中农业大学学报
[作者]
钟南 罗锡文 严小龙 廖红
利用模拟植物形态结构的L系统理论结合计算机图形学方法建立了模拟植物根系生长的三维可视化模拟系统。并利用随机参数L系统方法对豆科作物根系的生长过程进行了模拟。
关键词：
植物根系 L系统 可视化模拟 豆科作物
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
李界光 唐丽玉 陈崇成
为了形象、直观、逼真表达植物内生菌在植物形态结构中空间分布,为研究分析植物形态结构中的分布规律提供辅助手段,在参数化单树建模软件ParaTree的基础上,采用多边形表示法来表达叶片的三维形态,达到更精细地建模,有利于表达内生菌在叶片不同部位的分布;同时建立三维模型的包围盒,实现对模型的局部操作,有利于表达内生菌在植株不同部位的分布。以柑桔为例,建立单株木的三维模型,根据内生菌的分布数据,用不同的颜色表示不同的内生菌的种类。可视化结果可以直观体现内生菌的空间分布规律,这可为病虫害防治技术科学研究、知识普及、农枝推广应用提供新方法。
关键词：
虚拟植物 病虫害 可视化 内生菌
[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] 林业科学研究
[作者]
邓强 张怀清 李永亮 袁晓红
［目的］以真实林分三维场景为模型，结合计算机虚拟现实技术，实现对真实林分结构的调整优化可视化模拟。［方法］以湖南攸县黄丰桥国有林场杉木与鹅掌楸人工混交林为研究对象，采用可视化模拟技术，基于三维虚拟环境建立林分结构调整可视化模拟系统，实现对林分结构的优化调整进行可视化模拟。通过对林分的角尺度、大小比、混交度、开阔比等结构的计算分析，结合公告板显示技术和射线查询算法，在ＭＯＧＲＥ构建的林分三维场景中对林分结构调整过程进行可视化模拟。［结果］样地林分结构经过调整后，平均树高由１２．８ Ｍ变成１３．６ Ｍ，平均胸径由１７．１ ｃＭ变成１８．６ ｃＭ；林分平均角尺度由０．４４９变为０．４８１，分布格局由．．．
关键词：
三维虚拟环境 林分结构 可视化 结构调整
[期刊] 软科学
[作者]
曾敏刚 余高辉
结合自然灾害的特点,建立了以总成本(包括应急服务设施点建设成本、运输成本和灾害损失成本)最小为目标的选址模型,并运用改进的模拟植物生长算法进行求解。首先运用一个启发式算法(聚类方法)求出初始方案,并以此为初始值运用模拟植物生长算法得出最终方案,这样可以极大地降低算法的迭代次数,从而快速得到最优解。最后,通过一个算例验证了本算法的正确性及有效性。
关键词：
应急物流 选址 模拟植物生长算法
[期刊] 林业科学
[作者]
陈崇成 李建微 唐丽玉 冯晓刚
林火蔓延是林火行为的主要表现形式。本文对各种林火蔓延的计算机模拟和可视化技术的最新研究状况和发展趋势进行综述。首先,分析林火蔓延相关数学模型的类别和特点、模型发展方向与体系形成。其次,讨论基于元胞自动机的和惠更斯原理的二维林火模拟与显示技术,以及三维虚拟林火环境构建技术。最后,就林火蔓延模拟与管理信息系统的最新发展进行概括。认为林火蔓延模拟与可视化的研究与开发除向高精度与实用化等方向发展外,今后将更注重真实感环境下的多维虚拟森林景观构建、多用户参与的快速决策能力(如协同灭火)以及网络信息服务等方面。
[期刊] 中国农业科学
[作者]
陈国庆 张吉旺 董树亭
【目的】更直观地展示超级玉米的整个生长过程,量化其生长发育参数。【方法】将系统分析和数学建模技术应用于超级玉米生长发育,解析和提炼超级玉米生长发育过程与形态建成之间的基础性关系和定量化算法;以形态建成参数为基础,结合OpenGL构建超级玉米虚拟模型,在VC++6.0平台上进行系统的设计开发。【结果】实现了以GDD为驱动因子的超级玉米生长发育参数的量化输出与可视化表达;通过形态建成模型与生长发育模型的数据交流,实现了预测功能与可视化表达的有机耦合与集成。【结论】运行结果表明系统具有较好的应用性,从而为超级玉米的研究提供了技术支持。
关键词：
超级玉米 可视化 生长模型 系统
[期刊] 林业科学研究
[作者]
李思佳 张怀清 李永亮 杨廷栋 贺建平 马载阳 沈康
[目的]通过构建杉木生长样本库,研究一种考虑林分空间结构与生长之间交互过程的生长模拟方法,同时结合三维可视化技术,实现林分生长动态可视化模拟。[方法]以2012—2017年湖南省黄丰桥国有林场6块杉木样地的连续调查数据为数据源,考虑相邻木树冠侧方挤压及上方光照遮盖对中心木生长的影响,研建基于空间结构单元的水平、垂直空间结构参数,在此基础上,选取特征指标构建样本库,以马氏距离作为待模拟林木与样本库的匹配准则,对林木与样本库进行迭代匹配,实现考虑空间结构与生长交互过程的林分生长模拟。同时基于三维模型剖分及动态组织方法,采用节点动画技术对林分生长动态进行可视化表达。[结果]经相关性对比分析,选取年龄、胸径、水平、垂直空间结构参数及胸径连年生长率作为特征指标构建样本库预测胸径生长(包含杉木8 934株,其中死亡97株),采用线性建模预测树高、冠幅、活枝下高生长。通过对样地观测值与生长预测值进行配对样本T检验及线性回归,结果表明:胸径、树高、冠幅、活枝下高的生长预测效果良好,具体顺序为胸径>树高>冠幅>活枝下高,线性回归决定系数R~2分别为0.925、0.556、0.482、0.459。[结论]基于样本库的林分生长动态可视化模拟方法能实现胸径、树高、冠幅、活枝下高4个指标的生长可视化,效果形象直观,能满足林业科研和生产实践要求。
[期刊] 林业科学研究
[作者]
徐志扬 刘浩栋 陈永富 陈巧 李华玉 王娟
[目的 ]基于无人机激光雷达(LiDAR)点云数据提取杉木树冠上部结构参数(树冠顶点、树高、冠幅和上部冠长),并进行树冠上部外轮廓模拟与可视化,为树种识别提供树木冠形特征。[方法 ]利用LASTools开源工具从激光雷达点云数据生成无孔洞的冠层高度模型,使用LiDAR360软件,采用局部最大值法检测树冠顶点,基于CHM种子点对点云进行单木分割,并在ArcGIS下手动选取杉木单株点云样本,用Python编程对"欠分割"样本进行单木纯化(之后全部编程方式自动化处理);提取纯化后单株样本的树冠上部结构参数(树冠顶点、树高、冠幅和上部冠长),再对单木点云按照一定高度间隔进行分层切片,使用宽度百分位数法提取单木树冠上部的相对着枝深度、枝条长度作为模型变量,以相对着枝深度分层分别建模与验证样本按照3倍标准差法剔除异常外轮廓点,选取二次多项式、幂函数和指数函数3个基础模型进行模型拟合与验证,最后采用最优拟合模型进行样地尺度的三维可视化。[结果 ]无人机激光雷达综合单木检测率为79.63%,结合实测参数与提取结果进行相关分析,树高线性回归R2为0.890 5,冠幅线性回归R2为0.845 6;二次抛物线、幂函数和对数函数拟合R2分别为0.807 0、0.817 0、0.806 0,幂函数对杉木树冠上部外轮廓的拟合效果更优。[结论 ]在高林分密度条件下,单木点云的有效提取纯化对客观描绘树冠形状非常重要;基于无人机激光雷达拟合的杉木树冠上部外轮廓反映了杉木的树冠上部形态,可为杉木的树种识别提供参考。
[期刊] 林业科学研究
[作者]
张宁 张怀清 林辉 蒋娴
以我国南方速生丰产林——杉木纯林为研究对象,采用改进过的Hegyi的简单竞争指数模型对杉木纯林间的竞争强度进行定量分析,并建立单木生长模型,再通过径阶模型将其应用于全林分,将单木生长模型研究扩展到全林分生长模型研究。同时,通过可视化模拟技术,为更加逼真的恢复和重建林分空间结构提供理论依据。
关键词：
竞争指数 径阶 可视化模拟 杉木林
[期刊] 技术经济
[作者]
曹策俊 李从东 杨琴 王玉 刘桔
首先介绍了系统文献综述方法论与操作流程,从不同维度给出了文献分类标准;然后基于行政机构和出版来源分类标准,梳理了模拟植物生长算法(PGSA)的研究现状;接着分别针对电力系统、应急管理、设施选址、斯坦纳树、车间调度和旅行商等组合优化问题,对PGSA应用的代表性研究进行了综述,重点介绍了PGSA在若干领域的应用;最后从不同视角总结了已有研究成果,并指出PGSA解决组合优化问题的未来研究方向和具体内容。
关键词：
模拟植物生长算法 组合优化问题
[期刊] 技术经济
[作者]
曹策俊 李从东 杨琴 王玉 刘桔
首先介绍了系统文献综述方法论与操作流程,从不同维度给出了文献分类标准;然后基于行政机构和出版来源分类标准,梳理了模拟植物生长算法(PGSA)的研究现状;接着分别针对电力系统、应急管理、设施选址、斯坦纳树、车间调度和旅行商等组合优化问题,对PGSA应用的代表性研究进行了综述,重点介绍了PGSA在若干领域的应用;最后从不同视角总结了已有研究成果,并指出PGSA解决组合优化问题的未来研究方向和具体内容。
关键词：
模拟植物生长算法 组合优化问题
[期刊] 技术经济
[作者]
曹策俊 李从东 杨琴 王玉 刘桔
首先介绍了系统文献综述方法论与操作流程,从不同维度给出了文献分类标准;然后基于行政机构和出版来源分类标准,梳理了模拟植物生长算法(PGSA)的研究现状;接着分别针对电力系统、应急管理、设施选址、斯坦纳树、车间调度和旅行商等组合优化问题,对PGSA应用的代表性研究进行了综述,重点介绍了PGSA在若干领域的应用;最后从不同视角总结了已有研究成果,并指出PGSA解决组合优化问题的未来研究方向和具体内容。
关键词：
模拟植物生长算法 组合优化问题
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