基于生長(zhǎng)模型的單莖植物數(shù)字化構(gòu)建方法，它涉及農(nóng)業(yè)信息技術(shù)領(lǐng)域。它采用以下步驟：(1)對(duì)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，并利用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件建立單莖植物的生長(zhǎng)模型；(2)構(gòu)建基于植株結(jié)構(gòu)的同化物再分配模型；(3)對(duì)植株形態(tài)變化進(jìn)行重構(gòu)并建立單莖植物數(shù)字化模型；(4)對(duì)單莖植物進(jìn)行數(shù)字化實(shí)現(xiàn)。它通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)獲得植物生長(zhǎng)模型，構(gòu)建能如實(shí)反映植物生長(zhǎng)機(jī)理的植物數(shù)字化模型，利用該模型實(shí)現(xiàn)植物生長(zhǎng)過(guò)程的計(jì)算機(jī)仿真，從而依據(jù)植物數(shù)字化結(jié)果對(duì)不同外部環(huán)境條件下的植物生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)行預(yù)測(cè)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
:本專利技術(shù)涉及農(nóng)業(yè)信息
，尤其涉及一種。
技術(shù)介紹
:隨著數(shù)字農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，農(nóng)林?jǐn)?shù)字化技術(shù)逐漸應(yīng)用于農(nóng)業(yè)相關(guān)領(lǐng)域，如數(shù)字植物有利于植株株型的改良、對(duì)預(yù)測(cè)適宜植物生長(zhǎng)的外部環(huán)境條件可提供直觀的科學(xué)依據(jù)等。“植物數(shù)字化”作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)與信息技術(shù)相結(jié)合的有機(jī)體，是指將植物生長(zhǎng)信息進(jìn)行重構(gòu)以便采用直觀的可視化方式在計(jì)算機(jī)上對(duì)其進(jìn)行仿真。目前，現(xiàn)有的植物數(shù)字化方法多出于某一個(gè)方面目的而對(duì)植物進(jìn)行仿真，如為了達(dá)到逼真的仿真效果而提出了一些靜態(tài)的虛擬植物方法或模型，然而，在對(duì)植物生長(zhǎng)過(guò)程進(jìn)行數(shù)字化仿真方面仍然沒(méi)有較好的模型或方法，如尚未形成如實(shí)反映單莖植物生長(zhǎng)規(guī)律的植物數(shù)字化構(gòu)建方法。1968年，美國(guó)生物學(xué)家Lindenmayer提出了 L系統(tǒng)理論，并成為植物形態(tài)數(shù)字化建模的一般框架，該方法主要通過(guò)語(yǔ)言描述規(guī)則和采用字符串迭代的形式對(duì)植物進(jìn)行數(shù)字化模擬。在實(shí)際應(yīng)用中該方法又逐步演變發(fā)展成為以下系列形式；上下文敏感的L系統(tǒng)(Context-sensitive L-system)以便對(duì)植物的根到葉(自下而上)以及葉到根(自上而下)的信息傳輸進(jìn)行模擬；參數(shù)化的L系統(tǒng)(Parametric L-system)對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)生的形態(tài)變化過(guò)程進(jìn)行模擬；開(kāi)放式的L系統(tǒng)(Open L-system)對(duì)植物與環(huán)境的交互作用過(guò)程進(jìn)行模擬；時(shí)變L系統(tǒng)(Time-changing L-system)主要通過(guò)計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)形式對(duì)植物生長(zhǎng)過(guò)程進(jìn)行繪制；隨機(jī)L系統(tǒng)(Stochastic L-system)通過(guò)產(chǎn)生給定參數(shù)對(duì)植物形態(tài)結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行仿真。隨后又有很多專家提出生成植物圖形的各種方法和模型來(lái)模擬植物的生長(zhǎng)過(guò)程，其中最具有代表性的是:20世紀(jì)90年代，Prusinkiewicz領(lǐng)導(dǎo)的加拿大Calgary大學(xué)虛擬植物實(shí)驗(yàn)室對(duì)不同的L-system理論以及應(yīng)用進(jìn)行了綜述，對(duì)植物生長(zhǎng)過(guò)程的模擬取得一些進(jìn)展，但也僅限于對(duì)一些簡(jiǎn)單的植物進(jìn)行模擬，在模擬具體植物的生理生態(tài)特性方面存在不足；20世紀(jì)末，法國(guó)國(guó)際農(nóng)業(yè)發(fā)展研究中心de Reffye等人開(kāi)發(fā)了基于參考軸技術(shù)的AMAP植物生長(zhǎng)軟件系統(tǒng)，該系統(tǒng)能對(duì)常見(jiàn)的23種類型的植物形態(tài)及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬，但在對(duì)植物的生理生態(tài)特性方面的模擬依然存在不足，大多數(shù)變化規(guī)律是基于經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)或基于美學(xué)觀點(diǎn)設(shè)置，與植物實(shí)際的生長(zhǎng)規(guī)律難以建立聯(lián)系，尤其是無(wú)法真正模擬植物與環(huán)境之間的相互作用而導(dǎo)致的植物形態(tài)結(jié)構(gòu)及其生態(tài)生理變化。采用L系統(tǒng)系列方法對(duì)植物進(jìn)行數(shù)字化方面的不足之處:由于建模時(shí)未有效利用實(shí)驗(yàn)觀測(cè)所得到的植物生長(zhǎng)模型，所構(gòu)建的植物數(shù)字化模型無(wú)法如實(shí)地反映植物生長(zhǎng)機(jī)理，從而難以實(shí)現(xiàn)植物生長(zhǎng)過(guò)程的計(jì)算機(jī)仿真，從而也無(wú)法通過(guò)植物數(shù)字化結(jié)果對(duì)不同外部環(huán)境條件下的植物生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)行預(yù)測(cè)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
:本專利技術(shù)的目的是提供一種，它通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)獲得植物生長(zhǎng)模型，構(gòu)建能如實(shí)反映植物生長(zhǎng)機(jī)理的植物數(shù)字化模型，利用該模型實(shí)現(xiàn)植物生長(zhǎng)過(guò)程的計(jì)算機(jī)仿真，從而依據(jù)植物數(shù)字化結(jié)果對(duì)不同外部環(huán)境條件下的植物生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)行預(yù)測(cè)。為了解決
技術(shù)介紹
所存在的問(wèn)題，本專利技術(shù)是采用以下技術(shù)方案:它采用以下步驟:(I)對(duì)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，并利用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件建立單莖植物的生長(zhǎng)模型；(2)構(gòu)建基于植株結(jié)構(gòu)的同化物再分配模型；(3)對(duì)植株形態(tài)變化進(jìn)行重構(gòu)并建立單莖植物數(shù)字化模型；(4)對(duì)單莖植物進(jìn)行數(shù)字化實(shí)現(xiàn)。本專利技術(shù)根據(jù)單莖植物的莖桿、葉面積指數(shù)、植株干物質(zhì)量等均受累積生長(zhǎng)度日變化影響，由此可以建立單莖植物的生長(zhǎng)模型；在對(duì)單莖植株生長(zhǎng)過(guò)程進(jìn)行適度簡(jiǎn)化后，構(gòu)建基于植株結(jié)構(gòu)的同化物再分配模型；建立節(jié)間、葉片和葉鞘的形態(tài)模擬模型，進(jìn)而獲得基于同化物分配的植株形態(tài)構(gòu)建模型；運(yùn)用信息可視化技術(shù)對(duì)植株生長(zhǎng)信息進(jìn)行重構(gòu)，建立單莖植物數(shù)字化模型；利用單莖植物數(shù)字化模型在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)了單莖植物生長(zhǎng)的數(shù)字化顯示，并完成了不同外部環(huán)境作用下植株生長(zhǎng)過(guò)程的仿真。本專利技術(shù)提供的方法，既能夠如實(shí)地反映不同外部環(huán)境條件下的植物生長(zhǎng)過(guò)程，又能夠?yàn)轭A(yù)測(cè)適宜植物生長(zhǎng)的外部環(huán)境條件提供直觀而科學(xué)的依據(jù)，具有較好的實(shí)用性。本專利技術(shù)通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)獲得植物生長(zhǎng)模型，構(gòu)建能如實(shí)反映植物生長(zhǎng)機(jī)理的植物數(shù)字化模型，利用該模型實(shí)現(xiàn)植物生長(zhǎng)過(guò)程的計(jì)算機(jī)仿真，從而依據(jù)植物數(shù)字化結(jié)果對(duì)不同外部環(huán)境條件下的植物生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)行預(yù)測(cè)。附圖說(shuō)明:圖1為本專利技術(shù)的技術(shù)方案流程圖；圖2為實(shí)施例中蘆葦在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段的節(jié)間數(shù)與累積生長(zhǎng)度日關(guān)系圖；圖3為實(shí)施例中同化物的初分配和再分配虛擬流程圖；圖4為實(shí)施例中節(jié)間長(zhǎng)度與直徑之間的指數(shù)曲線關(guān)系圖；圖5為實(shí)施例中形態(tài)系數(shù)μ e隨不同節(jié)序號(hào)的變化示意圖；圖6為實(shí)施例中形態(tài)系數(shù)Ve隨不同節(jié)序號(hào)的變化圖；圖7為實(shí)施例中不同株齡時(shí)節(jié)間密度隨節(jié)序號(hào)的變化圖；圖8為實(shí)施例中葉片長(zhǎng)度與干重之間的對(duì)數(shù)曲線關(guān)系圖；圖9為實(shí)施例中葉鞘長(zhǎng)度與干重之間的對(duì)數(shù)曲線關(guān)系圖；圖10為實(shí)施例中節(jié)間的縱向伸長(zhǎng)和橫向增粗生長(zhǎng)過(guò)程示意圖；圖11為實(shí)施例中節(jié)間上的形態(tài)特征點(diǎn)及其所在圓柱面的展開(kāi)示意圖；圖12為實(shí)施例中節(jié)間形態(tài)結(jié)構(gòu)信息圖形化算法流程圖；圖13為實(shí)施例中葉鞘的縱向伸長(zhǎng)和橫向變化過(guò)程示意圖；圖14為實(shí)施例中葉片生長(zhǎng)的形態(tài)變化示意圖；圖15為實(shí)施例中葉片上的形態(tài)特征點(diǎn)及其分布示意圖；圖16為實(shí)施例中葉片形態(tài)結(jié)構(gòu)信息圖形化算法流程圖；圖17為實(shí)施例中虛擬植物生長(zhǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)演變過(guò)程示意圖；圖18為實(shí)施例中植株的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息圖形化流程圖；圖19為實(shí)施例中虛擬植物生長(zhǎng)數(shù)字化仿真系統(tǒng)工作原理圖20為實(shí)施例中氣象統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)輸入文件格式圖；圖21為實(shí)施例中系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置與數(shù)字化結(jié)果交互對(duì)話框示意圖；圖22為實(shí)施例中植株在其營(yíng)養(yǎng)期內(nèi)的生長(zhǎng)數(shù)字化仿真結(jié)果圖；圖23為實(shí)施例中植株生長(zhǎng)的拓?fù)渥兓瘮?shù)字化仿真結(jié)果圖；圖24為實(shí)施例中植株各位置器官生長(zhǎng)到其最大周期數(shù)時(shí)的形態(tài)變化圖；圖25為實(shí)施例中葉片和葉鞘生長(zhǎng)到最大周期時(shí)由枯黃到凋謝的過(guò)程圖；圖26為實(shí)施例中設(shè)置不同角度及比例系數(shù)后的葉片和葉鞘形態(tài)數(shù)字化結(jié)果圖；圖27為實(shí)施例中設(shè)置葉片的不同形態(tài)系數(shù)后植株生長(zhǎng)數(shù)字化結(jié)果對(duì)比圖。具體實(shí)施方式:參照?qǐng)D1，本具體實(shí)施方式采用以下技術(shù)方案:它采用以下步驟:(1)對(duì)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，并利用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件建立單莖植物的生長(zhǎng)模型:具體包括:單莖植物莖桿高度、節(jié)間數(shù)隨累積生長(zhǎng)度日變化關(guān)系模型；葉面積指數(shù)動(dòng)態(tài)模型，即葉面積指數(shù)隨累積生長(zhǎng)度日變化關(guān)系模型；植株的干物質(zhì)量隨累積生長(zhǎng)度日變化關(guān)系模型；植株干物質(zhì)分配動(dòng)態(tài)模型，即植株干物質(zhì)分配隨累積生長(zhǎng)度日變化關(guān)系模型；(2)構(gòu)建基于植株結(jié)構(gòu)的同化物再分配模型:在實(shí)驗(yàn)時(shí)僅對(duì)地上部植株的生長(zhǎng)進(jìn)行觀測(cè)，對(duì)植株形態(tài)結(jié)構(gòu)及生長(zhǎng)過(guò)程進(jìn)行適度簡(jiǎn)化，并依據(jù)植株生長(zhǎng)規(guī)則建立植株同化物再分配模型；(3)對(duì)植株形態(tài)變化進(jìn)行重構(gòu)并建立單莖植物數(shù)字化模型:建立節(jié)間、葉片和葉鞘的形態(tài)模擬模型，并依據(jù)基于同化物分配的植株形態(tài)構(gòu)建模型，運(yùn)用信息可視化技術(shù)對(duì)植株生長(zhǎng)信息進(jìn)行重構(gòu)，由此建立單莖植物數(shù)字化模型；(4)對(duì)單莖植物進(jìn)行數(shù)字化實(shí)現(xiàn):利用所構(gòu)建的單莖植物數(shù)字化模型，在計(jì)算機(jī)上對(duì)單莖植物進(jìn)行數(shù)字化仿真，并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析預(yù)測(cè)。本具體實(shí)施方式根據(jù)單莖植物的莖桿、葉面積指數(shù)、植株干物質(zhì)量等均受累積生長(zhǎng)度日變化影響，由此可以建立單莖植物的生長(zhǎng)模型；在對(duì)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
基于生長(zhǎng)模型的單莖植物數(shù)字化構(gòu)建方法，其特征在于它采用以下步驟：(1)對(duì)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，并利用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件建立單莖植物的生長(zhǎng)模型；(2)構(gòu)建基于植株結(jié)構(gòu)的同化物再分配模型；(3)對(duì)植株形態(tài)變化進(jìn)行重構(gòu)并建立單莖植物數(shù)字化模型；(4)對(duì)單莖植物進(jìn)行數(shù)字化實(shí)現(xiàn)。
【技術(shù)特征摘要】
1.關(guān)于生長(zhǎng)模型的單莖植物數(shù)字化構(gòu)建方法，其特征在于它采用以下步驟:(1)對(duì)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，并利用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件建立單莖植物的...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：唐衛(wèi)東，李萍萍，劉昌鑫，劉清，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：唐衛(wèi)東，李萍萍，劉昌鑫，劉清，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
還沒(méi)有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。