虛擬植物生長機模型構(gòu)建技術研究——以玉米為例.pdf

1、西南農(nóng)業(yè)大學碩士學位論文虛擬植物生長機模型構(gòu)建技術研究——以玉米為例姓名：喻曉莉申請學位級別：碩士專業(yè)：農(nóng)業(yè)機械化工程指導教師：楊國才20050501西南農(nóng)業(yè)火學碩士學位論文摘耍由于氣溫和日長是植物生長的主要影響因素，因此，在考慮環(huán)境因素對玉米的影響方面將這兩個因素引入。對于植物生長發(fā)育進程的快慢，普遍采用的方法是利用發(fā)育速度進行模擬。但是發(fā)育速度雖然表示了植物生長發(fā)育時間長短上的嚴格數(shù)量關系，卻忽略了植物發(fā)育’的外部形態(tài)特征，比如各器

2、官發(fā)育狀況、形態(tài)等。雙尺度自動機模型是根據(jù)植物發(fā)育的外部形態(tài)特征將整個生育期劃分為兒個發(fā)育階段來確定狀態(tài)尺度。生理生態(tài)模型要與雙尺度自動機模型相結(jié)合，必須采用合適的發(fā)育進程模型才能反映植物的真實生長過程，采用發(fā)育速度來描述植物生K發(fā)育進程并不臺適。根據(jù)雙尺度自動機模型的特點，研究中利用發(fā)育指數(shù)來模擬玉米的發(fā)育進程。發(fā)育指數(shù)確定了各器官的發(fā)育進程和發(fā)育狀況，是生育階段的數(shù)量表示方法，與發(fā)育速度存在著對應關系。植物各生育階段的時間長短是不同

3、的，但各生育階段完成時發(fā)育指數(shù)均增加這樣一來。利用發(fā)育指數(shù)既可以精確地確定植物的發(fā)育進程又能夠描述植物在各個生育階段的外部形態(tài)特征，不僅發(fā)育階段幫義明確，并適用于雙尺度自動機模型，有利丁確定模型中的各個狀態(tài)以及它們的循環(huán)次數(shù)。3、生長機模型的構(gòu)建方式研究由于植物品種繁多，模型千差萬別若要構(gòu)建不同植物的生長機模型，生理生態(tài)與雙尺度自動機模型必定有所不同。為了解決由于專用摸型不斷改進而需重建軟件項目帶來的大量代碼改動這一問題，研究中以玉米為

4、例。提出了采用模塊化設計方法來構(gòu)建生長機模型：將生長機模型系統(tǒng)劃分為多個模塊，每個模塊具有相對獨立的功能；將數(shù)據(jù)庫引入，同時設計了人機交互界面，決定了相關模型和模塊修改的方便性，使得系統(tǒng)易于維護和擴展，具有一定的通用性。4、生理生態(tài)模型與形態(tài)發(fā)生模型接口的研究要真實地表示出植物的發(fā)育形態(tài)，必須將生理生態(tài)模型與形態(tài)發(fā)生模型結(jié)合起來，才能描述植株的高度、葉片的多少和每天nl‘面積的變化等該部分正是虛擬植物研究中的重點和難點。研究中以玉米為例

5、首先描述了玉米的生長狀態(tài)：植株的生長速度、葉片的生長位置及葉片的數(shù)量、葉片形態(tài)的變化及總體生長狀態(tài)。通過該描述提出利用環(huán)境因子氣溫和日長對玉米生理生態(tài)模型產(chǎn)生影響，從而影響雙尺度自動機模型中狀態(tài)參數(shù)表參數(shù)，來實現(xiàn)生理生態(tài)模型與形態(tài)發(fā)生模型有機結(jié)合的方式，井設計了兩種模型接口部分的算法：雙尺度自動機模型中循環(huán)次數(shù)求解算法和葉形態(tài)求解算法。該算法能夠很好地將兩種模型進行有機結(jié)臺，使玉米形態(tài)結(jié)構(gòu)的生成具有與外界環(huán)境的交互性和動態(tài)性。本文還在其