基于植物虚拟模型的玉米大豆间作模式优化研究

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1、硕士学位论文论文题目：基于植物虚拟模型的玉米/大豆间作模式优化研究作者姓名刘洋指导教师丁维龙教授、徐利锋博士学科专业计算机技术所在学院计算机科学与技术学院提交日期2015年4月15日浙江工业大学学位论文原创性声明本人郑重声明；所提交的学位论文是本人在导师的指导下立进行研究工作，独所取得的研究成果。除文中己经加（＾标注引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙江工业大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均己在文中明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。＇作者签名：巧

2、曰期：２〇麻＾月２＾杉曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阔。本人授枚浙江工业大学可［＾将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检ｉ索？，可ｉ＾采用影印、缩印或白描等复制手段保存和汇编本学位论文。作者签名；＾曰期年５月２１；曰１，导师签名日期；牵主月＞。却１＾日ｔ浙江工业大学硕士学位论文基于植物虚拟模型的玉米/大豆间作模式优化研究作者姓名：刘洋指导教师：丁维龙教授徐利锋博士浙江工业大学计算机科学与技术学院2015

3、年4月DissertationSubmittedtoZhejiangUniversityofTechnologyfortheDegreeofMasterAResearchforMaize/SoybeanIntercroppingModeOptimizationBasedonVirtualPlantsModelCandidate:LIUYangAdvisor:Prof.DINGWei-longDr.XULi-fengCollegeofComputerScienceandTechnologyZhejiangUniversityofTechnologyApr.2015浙江工业大学硕

4、士学位论文基于植物虚拟模型的玉米/大豆间作距离优化研究摘要农作物的间套作一直是国内外研究的一个热门课题，而间作距离是影响间作土地利用率的主要因素。因此，高土地利用率的间作距离受到广泛关注。在研究间作距离的工作中，传统的田间试验方法可以为间作距离的优化提供方向和参考，但是这种方法比较繁琐、需要长时间的田间观测和分析，无法快速且较有针对性地进行定量化的间种距离优化。因此，在间种距离优化过程中，如何进一步减少人工操作，自动且快速地得到指定域内的最佳种植距离，已成为该领域研究者比较关注的问题。本文基于玉米/大豆间种的功能-结构模型，将优化算法应用在间种种植距离的优化方面，可以自动快速

5、地得到光照截获量最大的距离组合，该距离视为最佳种植距离。本文可以为研究农作物间种模型的学者提供新的间种密植程度研究思路；还可以为用户提供间种密植的合理化建议，因而具有重要的理论意义和现实价值。本文的主要工作如下：1.建立玉米与大豆的形态模型。首先，分析玉米与大豆的形态特征，并将玉米与大豆形态的各个器官分离出来；其次，根据器官的形态特点，并利用几何建模方法，绘制器官的三维形态，并提出了一种基于NURBS曲面的大豆豆荚建模方法；最后，利用XL语言描述玉米与大豆的拓扑结构，并可视化玉米/大豆的单株及间种的形态。2.建立玉米/大豆间种的功能-结构模型。首先在玉米/大豆间种的形态结构的

6、基础上，计算玉米/大豆冠层的光照截获量。在光照截获量的计算中，本文结合间种的形态结构特点利用GroIMP平台中的光照截获量的计算方法，计算叶片的光照截获量。然后，根据光照截获量，计算光合产物产生与分配对冠层中各器官生长的影响，研究器官重建对植株形态结构的影响。最后，结合冠层同化物的生产、同化物分配和器官生长三者之间的反馈关系，建立玉米/大豆间种的功能-结构模型，实现间种模式下对玉米/大豆的生长过程的模拟。3.提出一种玉米/大豆间种种植距离优化方法。该算法基于玉米/大豆间种的功能-结构模型，在指定间种比例（如玉米与大豆的间种比例为1:2）下，利用穷举算法不断改变其相互之间的位置

7、进而获得在指定阈内所有种植距离组合的光照截获量，并将该距离组合及i浙江工业大学硕士学位论文其所对应的光照截获强导入表中，然后对表进行排序，从而获得指定域内光照截获量最大的距离组合。关键词：功能-结构模型,间种,株距,优化设计ii浙江工业大学硕士学位论文ARESEARCHFORMAIZE/SOYBEANINTERCROPPINGDISTANCEOPTIMIZATIONBASEDONPLANTSVIRTUALMODELABSTRACTIntercroppingbetweencropshasbeenahott