基于微分L-系统的水稻根系三维生长模型研究

植物根系结构是其根系的空间构型,水稻根系结构表现出高度的多样性。为了探明水稻根系结构和分布规律,利用水培法开展试验,测定不同生长时期的根系三维空间坐标和形态参数,对水稻根系结构进行高精度的测量。统计分析所测试验数据,确定了根节点的初始位置、各级枝根的生长方向以及根系的生长函数。通过整合水稻根系的拓扑结构,量化其生物学特征,提出基于微分L-系统的水稻根系三维生长模型,以描述水稻根系生长规律,并检验该模型输出结果的精度。借助Visual C++和Open GL标准图形库实现了水稻根系三维生长可视化模拟系统,直观再现了水稻根系动态的生长过程。对比分析表明,系统对总根长、根表面积和根体积的平均模拟拟合度分别为96. 82%、95. 86%和93. 96%。

基于构筑模型的植物动态生长研究

植物学家提出的23种结构定义了植物形态发生的方式和最终生长的形态,能够形象而准确地对植物形态发生进行归纳和分类,但缺乏对植物形态可视化表达的有效手段和方法。因此,本文为再现植物的动态生长过程,基于构筑模型,遵循双尺度自动机的基本原理,应用微分L-系统构建植物连续生长过程的动态模型,并在计算机进行了三维可视化实现。提出的方法拓展了构筑模型的应用,仿真结果表明该方法在植物形态的建模上确实行之有效。