虚拟植物模型研究概况

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1、亚热带农业研究第6卷第3期SubtropicalAgricultureResearch2010年8月虚拟植物模型研究概况林秋燕，陈由强(1．福建师范大学生命科学学院；2．农业部甘蔗遗传改良重点开放实验室，福建福州350108)摘要：虚拟植物模型应用L—system为基础，构建各种算法，用软件表现出植物在环境影响下的生长情况、内部物质成分等。本文主要对环境和植物相互影响的虚拟植物模型进行了概述。·关键词：虚拟植物模型；L-system；环境；植物中图分类号：Q943文献标识码：A文章编号：1673-0925(2010)03-0205-04Researchou

2、tlineofthevirtualplantmodelLINQiu—yan．CHENYou—qiang’(1．CollegeofLifeSciences，FujianNormalUniversity；2．KeyLaboratoryofSugarcaneGeneticImprovement，Minist~ofAgriculture，Fuzhou，Fujian350108，China)Abstract：PlantSmodelbasedonL-systemandbuildingthealgorithmabouttheefectsoftheenvironmento

3、nplantsCanshowtheconditionsofgrowingofplants．Inthispaper，virtualplantmodelforresponsetothefactorsafectinginteractionbetweenenviron-mentandplantWaSsummarized．Keywords：thevirtualmodelplants；L-system；environment；plant虚拟植物模型是利用一些算法(如L算法、AMAP、greenlab等)为基础形成的一些软件]。这种软件含有构建植物生长模式的数据框架图，

4、该数据为表现植物形态的数学函数。通过输入影响植物生长的数据，软件能够把植物在各个生长阶段的情况模拟出来。目前，该类型的软件已能成功地模拟一些农作物(如棉花)的生长情况。制作虚拟植物模型的核心：(1)选择合适的系统。目前，多数虚拟软件以L—system为制作基础。(2)用L—system系统来构建植物的虚拟模型。其中涉及到运用L—system来生成数学函数，该数学函数要表现植物生长的过程以及外部环境或内部因素与植物生长之间的相互关系。(3)将植物的最终生长形态用二维或三维图像表现出来，或将植物内部的各种成分，如蛋白质、糖、水分等的含量，以关系图的形式表现出来

5、。因此，对虚拟植物模型的研究可以为科研人员的试验提供参考。1虚拟植物模型概况1．1发展历史与意义植物虚拟模型和可视化的发展可以追溯到1962年，ULam应用细胞自动化机制来模拟植物树枝的生长。随后Linden提出了将L—systems作为构造植物虚拟模型的一般框架；紧接着，Honda第1次将树的结构用计算机表现出来。从此，制作植物模型成了一门活跃的交叉学科，并且其应用范围和深度不断扩展，特别是当计算机图形设计者发明了一种可以用于分析植物图形的算法模型后]。最初，主要用计算机表现植物的外在形态，后来将植物的特定生长阶段与其所受到的外部环境因素相互联系起来。早

6、期的收稿日期：2010—06—23作者简介：林秋燕(1984一)，女，硕士研究生。研究方向：植物生理发育。通讯作者陈由强(1954一)，男，教授。研究方向：植物生理学与分子生物学。Email：yqchen@方nu．edu．cn。·206·亚热带农业研究第6卷软件主要模拟环境如何影响植物的生长，而较晚出现的软件则可以把植物和环境之间包括植物和植物之间的相互影响模拟出来。之后这成了植物模型的主要研究方向【6-8J。目前，有些软件还研究出有关植物的内部生理环境、外部环境因素对物质含量分配影响的模拟函数，并将之可视化。制作虚拟植物模型的意义：(1)可以很快地在计算

7、机中模拟植物的生长，而不需要通过长期种植来获得有关信息；(2)可以分析病虫害出现的时间，提前做好应变措施，确定最佳的喷药时间；(3)可以在虚拟的农田环境中进行虚拟试验，替代现实生活中部分比较费时、费力的试验；(4)可以预测植物内部的生理生化反应。1．2虚拟植物模型软件目前，虚拟植物模型软件一般有GOSSIM(gossypiumsimulationmode1)，该软件以L—system为基础，是我国开发的COTGROWL3；还有APSIM、GePSi、GPSF、SPASS、VgSimu等J。其中，SPASS(soil—plant—atmospheresyst

8、emsimulation)软件包括作物、土壤、小气候(mieme~