试析基于l-系统果树根系的计算机模拟

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1、Y+W2f耶8分类号：UDC7菜黼农学院“硕士学位论文基于L_系统果树根暴随计算机模拟ComputerModeling：ofFruiterRoOtsBasedonL,System研冗生姓名：相秀万导师姓名：周建强专业：农业机械化工程研究方向：计算概鞠碧繁驽机械(纨b2005，匀}5月莱KN农掌院坝f1学位论艾捕坚摘要根系是植物的重要组成部分，是植物生长发育、新陈代谢的主要营养器官，根系的结构是反映根系生长情况的因素之一，研究植物的根系结构对了解植物的生长发育及其它应用均有重要意义。但由于根生长在地下，准确取样、测定、观察存在一定困难，尤其是研究方法欠缺、采样破

2、坏性大、工作量大，阻碍了根系研究的深入开展。本文从研究节果根系出发，在前人实验结果的基础上，基于L一系统实现了苹果树根系的计算机模拟，该模型能模拟新栽苹果树根系在一年内的生长发育过程，包括新根产生、长度变化、直径变化，以及对新根产生的高峰期的模拟。主要研究内容及成果如下：1．根据果树根系的生长规律，提取了L．系统的生成规则，确定了根系生长所需的参数(分枝角度，延迟时间)，同时还考虑了由于养分损失所引起的根系形态结构变化。2．在确定几何参数后。由于根系的结构不可能完全一样，所以在根系参数中加入了随机数，以便更好地反映根系在实际环境中生长的情况，产生更加逼真的效果

3、。3．基于分形理论和计算机可视化技术，模拟了对不同深度树穴下新栽苹果树根系的生长变化，包括形态结构变化和生长点动态变化。4．用直线表示根段时，根系的空间视觉性较差，同时在不同直径段处阶梯现象比较严重。用圆柱代表根段，降低了不同直径下根段的突变问题，同时还实现了根系在三维空间内的生长变化。5．建立了用户控制界面，用户可以通过改变参数，实现对模型的控制。通过改变分枝角度，可以实现对其它果树形态结构的模拟。通过改变能量消耗参数，可以实现由于养分损失引起的根系时空上的变化。实际上，只需根据不同果树根系的自然特性，适当得修改生长参数，就可以模拟不同果树根系的生长过程。同

4、时可以通过改变时间来模拟根系在任一天内的生长情况。6．首次将L一系统引入果树根系的计算机模拟中，事实证明这种方法是完全可行的。关键词：L一系统，分形。生长模拟，根系藁m农学院付!I’学位论史AbstractRootisoneoftheimportantcomponentsoftheplantandthemainorganofgrowthandmetabolism．Rootarchitecturereflectstheplantgrowthinaway，SOitisverymeaningfultounderstandplantgrowthandotherappl

5、icationsbystudyingrootarchitecture．Butundergroundrootishardtobesampled，measuredandobservedaccurately,especiallyresearchisatime·consumingworkandlacksofitsmethod．What’Smore，thesampleiseasytObedestroyed。whichblocksthedeepstudyofroot．ThecomputermodelingofapplerootsbasedonL-systemarefulf

6、illedwiththefindingsofotherscholar，whichcarlmodelthegrowthofnewplantedappletreerootwithinayear,includingnewrootproducing，lengthchange，diameterchangeandmodelingoftherootfastigium．Themaincontentsarelistedasfollows：1．Accordingtothedevelopmentprincipleoffruiterroots，theproductionsofL—sy

7、stemaredetermined，andalsothegrowthparameterssuchasramifyangle，delaytime．Besides，therootdevelopmentchangecausedbynutrientlostduringthetransferiSalsotakenintoconsiderition．2．Afterdeterminingtheparameters，randomicityisaddedbecauseofdifferentrootarchitecture，inordertobetterreflecttherea

8、lrootgrowthandbring