基于树型空间的三维树木模型匹配

为解决三维树木模型的检索具有正确率低、检索效率低、描述不匹配等问题,提出一种基于树型空间的三维树木模型匹配方法。该方法通过构建三维树木模型数据集的树型空间,辅以主轴匹配,轮廓匹配,枝干匹配等方式,经过树型空间中欧氏距离和测地线度量差异值,逐步匹配到相应的三维树木模型,该方法分别在通用模型数据集和自我设计的模型数据集进行了匹配性实现,结果表明可以较大幅度提升树木模型匹配的准确率,利于三维树木模型的大规模检索和重用。

树木模型的.X文件转换与林分建模

通过对.X文件结构和内核的详细解读,给出了复杂模型的.X文件转换方法,并以构建一大型林分三维场景为例,阐述了对其高效、快速建模的方法过程。针对树木和林分形态结构的多样性、复杂性和信息量大等特征,利用所建树木基础模型,快速群生林分中树木模型及其.X文件,根据样地属性和对应.X文件建立林分三维模型。实验结果表明,利用.X文件表述复杂模型,不仅可以大大提高模拟大型复杂三维场景的速度,而且能够减少对原始数据的依赖,降低算法复杂度,提高建模效率。

基于局部视图的三维树木模型递进检索方法

针对现有的三维模型检索方法对树木模型存在着准确性低、语义不相符、检索速度慢的问题,为了提高三维树木模型的检索效率和准确性,提出一种基于局部视图的三维树木模型递进检索方法.该方法采用多层次的局部视图对树木模型进行组合描述,通过简洁高效的形式突出了树木对象的树冠轮廓、枝干骨架等关键特征;然后结合视图信息对应的树木语义实现了视图特征的提取转换,强化了描述特征对树木模型的区分性;最后采用层次递进的方式组织视图特征实现了由粗略到精细的多阶段检索过程,并进一步采用动态索引机制以提升模型的检索效率.分别在通用模型与树木模型集合中进行了检索实验的结果表明,该方法能够明显地提升树木类模型的检索准确性,有助于三维树木模型的快速检索和复用.

三维树木模型及其在林分可视化中的应用

三维树木模型的创建直接反映了林分模拟的效果。为了能够快速真实地模拟林分,该文针对现有三维建模的技术特点,提出了基于OBJ标准模型文件的面向对象的树木三维数据模型,并论证了该模型在林分可视化中应用的正确性和高效性。

基于三维激光点云数据建立三维树木模型方法的研究

提出一种基于三维地面激光测距仪(Terrestrial LiDAR,TLiDAR)所获取点云数据重建三维树木模型的方法。利用TLiDAR点云数据构建三维树木模型的优势在于可以精确重构树木模型,精确量取树木任意部位尺寸,且免于或受到较小的外界干扰。利用这种模型可以对树木枝叶冠幅的状况以及树干的横截面积等进行评估,在三维绿量和生物量计算上具有显著优势。

树木模型技术在三维森林快速渲染中的探索

本文以计算机图形学技术、虚拟树种建模技术和三维GIS技术为基础,结合树种建模方法和三维场景中快速渲染技术,探索基于树木模型技术在三维场景中实现大面积多数据量的林木精细表现和快速渲染方法,为林木海量数据的三维表现提供了技术支撑。

风载荷下树木稳定性的无损评估方法

为解决树木在风载荷下易发生安全事故,造成人员伤亡和财产损失的问题,研究一种基于无损重构技术和有限元分析的风载荷下树木稳定性的评估方法,通过探地雷达(Ground Penetrating Radar, GPR)无损获取根系构型,结合三维重构技术和阻力公式构建风载荷下的树木模型,根据模型的有限元分析结果评估树木稳定性状况。通过仿真和对古侧柏(Platycladus orientalis)现场试验,分析不同根系构型和不同土壤参数对树木稳定性的影响。结果表明,水平浅根和土壤参数是影响树木稳定性的2个重要因素,得到与现有研究中相同的等效应力变化趋势。研究证明GPR所获取的根系构型可以作为树木稳定性的重要评价指标,验证研究结果在实际树木风险评估工作中的可行性。

基于三维分枝模型的树木模拟

虚拟自然场景的实时生成一直是图形学研究领域中一个富有挑战性的难题,作为自然场景的重要组成部分,树木的模拟也得到了广泛的重视。本文在实际建模中以三维分枝模型为基础,与随机繁衍L系统相结合,对树木模型进行了一些改进。将光源和重力的影响加入枝段的模型中,使生成树木的形态更加逼真;改进了分枝模式,使得生成树木的随机性得到加强;在绘制时根据不同距离选择不同复杂度的树木模型,加快了渲染的速度。

基于树木生长模型的输电线路通道灾害预警方法的研究

电力行业的发展,直接影响了国家的基础设施建设。随着当前电网输电等级和容量的大幅提升,保证高压输电线路的正常运行对于电网的安全稳定运行具有非常重要的意义。对于输电线路通道内树竹生长造成的线路故障,传统运维手段的效果一般,亟待改进。本文利用树木的生长模型结合监控设备,对树木生长高度进行预测,对输电线路可能造成的威胁进行预警,从而保证输电线路的正常运行。

基于复杂外力与数据驱动的树木运动学模型构建

针对当前模型在表现树木各分支对象摆动、断裂等形态方面效果较差的问题,提出了基于运动学模型的树木动态建模方法.根据自然界中的复杂外力与重力之间的合力关系,获得各分支对象在碰撞前的角度、速度等特征量;采用运动学原理获得撞击力,并分析其与断裂极限值之间的关系,从而描绘各分支对象在运动轨迹中与其他对象发生碰撞后,各对象的摆动、断裂等形态.实验模拟结果表明,采用基于运动学模型模拟出的效果,其树木运动姿态流畅逼真,实时代价小,模拟效果较好.

树木轮伐模型研究云杉最佳轮伐周期

本文对Faustmann模型和树高模型进行优化,得到树木轮伐模型。再对华北云杉的最佳轮伐期进行探究,将森林价值分为碳收益和木材收益,根据两者的单价计算出所探究的森林两者的收益。再根据树木轮伐模型算出最大净收益以及林地期望值即总收益最高时的树龄为最佳轮伐期,树林成长到该阶段时采伐而产生的碳收益和木材收益之和的总收益达到最高。最后综合考虑森林生态价值和经济价值得出,云杉最佳轮伐期为23年。

贝塞尔曲线在虚拟森林景观单树几何模型构建中的应用

虚拟景观模型的生成，需要对实际景观进行抽象和简化。树几何模型和数字高程模型(DEM)是构成虚拟森林景观的两大要素。而树几何模型的构建又是林业 GIS 三维可视化的基础。在树几何建模中，树干及树枝形状的可视化表达具有突出意义。由于实际树种的复杂性，在计算机中建树模型，通常采用基于过程建模的方式，而这将面临用户如何对模型进行交互式控制的问题：参数太少，不足以描述树形态特征，而参数太多，则模型难以生成和理解。为了解决这个问题，我们引进贝塞尔(Bezier)曲线这种基于控制点的自由曲线来描述树木中的树干以及树枝形状，利用对曲线控制点的变动来控制曲线的形状，进而生成形态各异的树形状，对此，我们基于 ActiveX 技术生成 Bezier 曲线控件。结果表明，该方法能够表示多种形状的树干与树枝，具有操作简捷、计算速度快，可视化效果良好的优点。

基于机载LiDAR数据的三维树木建模方法

提出一种基于机载激光雷达系统LiDAR数据树木可视化建模的方法。利用机载LiDAR数据的特点,结合L-系统分形的思想,对传统的L-系统方法进行随机化、参数化的扩展和改进,由此对数据进行建模。针对LiDAR数据分布空间由内到外的层次特点,采取分步的建模策略,在外层建立从LiDAR数据中提取L-系统参数的方法。实验结果表明,该方法具有较好的建模效果,适用于三维数字城市、虚拟现实以及林业领域。

三维树木的真实感模拟

为了降低虚拟场景中树木等非规则景物的模拟难度,提出了一种基于L系统的树木模拟方法。针对树木真实感不足的问题,提出了4种改进方法。在阐述了L系统的基本思想的基础上,构造了三维树木模型,引入随机性使树木生成各种形态,模拟了风力影响下的树木形态,通过LOD技术和阴影效果提高了树木绘制的真实感。实验结果表明,该方法可以有效地模拟具有多种形态的树木,同时使树木的真实感更强。

树木形态结构的三维建模方法研究

树杆与树叶是构建树木3D模型的2个要素,相关的建模方法很多,但普遍存在建模的真实度不高和建模效率较低等不足,或是难以同时解决存在的二者兼顾的问题。本项研究提出了基于少量特征参数和变量控制,构建任意变形与光滑连接的树干方法,以及基于树叶图像处理的树叶精细智能绘制和简易表达模拟方法,这些方法为树木的精准和高效建模提供了一个有效的途径。结果表明,本项研究提出的方法建模速度快,构建的树木模型真实度高,效果更好,并具有很强的建模灵活性和很好的可交互性。

基于SketchUp模型的武夷山区优势树种建模

为了研究如何绘制虚拟环境中的真实植被模型,利用SketchUp进行树木的三维建模,以实验区10个优势树种为例,先精确绘制单株植物,再分块建立成片植被景观模型,以不同视图展出,最后进行建模结果分析,得到植被树种组成分布格局。从建立的模型图来看,实验区的中小型树种较多,大型树木较少,推断实验区新生树木多,植物生长势头较好;整体来看,米槠和甜槠占有绝对优势。本文采用SketchUp模拟出单个树木的形态,并考虑环境因素设置树木形态参数,较好地模拟树木,使树木形象化、信息化和简单化。分块进行树木的建模,不仅简化建模过程、易于完善模型和集成模型,还使电脑运行负担降低,加快软件运行速度。最后拼合成整体,较好地实现了林分可视化,为林业科学研究提供参考。

一种计算机模拟的针阔林木抗风性能分析

自然界中的强风常常对树木造成不可逆破坏,分析强风穿过时树林内部的气流情况有利于评估树木的抗风性,更好地理解如何减轻风的影响。以阔叶树和针叶树为原型,提取了二者叶团簇和枝干构造的特点,建立两种结构不同的树木模型,组合成树林模型,在3个不同叶面积密度下进行风力作用下的仿真模拟实验。分别使用改进的k-ε双方程模型和k-ω双方程模型以设置风环境,并且用龙格-库塔法分析求解湍流模型。k-ε双方程模型下,当叶面积密度分别为1,5和10 m~2/m~3时,阔叶林背风侧20 m处的最低风速与入口风速相比下降了49.60%,67.23%和80.40%,针叶林分别为55.13%,68.90%和78.29%。k-ω双方程模型展示了阔叶树林内部风场的复杂性。结果表明,叶面积密度与树林挡风能力之间是非线性关系,树林的挡风能力随叶面积密度的上升而增强,增强到一定程度后上升幅度减缓。不同的树木结构会导致风场的变化,影响同等强度风荷载下的受损概率和挡风能力。叶面积密度高、树冠体积大的树木更容易在强风中受到损害。

Elman动态递归神经网络在树木生长预测中的应用

该文充分考虑树木生长所特有的动态性、随机性和非线性,以及Elman动态递归模型的结构特点,获取北京山区油松解析木生长数据,分别建立了Elman型树木胸径生长和树高生长的神经网络动态模型.研究表明,Elman动态递归模型对非线性问题建模具有很好的拟和性和仿真性,其中,用于胸径生长建模时,其拟和精度达到99.45%,仿真精度达到99.42%;用于树高生长建模时,拟和精度达到97.30%,仿真精度达到97.29%,而且其拟和和仿真曲线均为"S"形,符合树木生长规律.进一步对Elman动态模型和常规BP静态模型比较发现,Elman模型具有更好的拟和性、预测性和稳定性.

基于L演化系统3D树木构建及其光学功能初探

以L系统演化理论为主要算法,将枝、叶和芽作为单位转化子,通过海龟几何变换,最终构建形成三维树木模型,进而可以方便快捷地计算出不同的树高层面上的叶面积指数和光斑,对于植物光和作用的研究有重要意义。结果表明,此模型具有一定的形态逼真性和运用价值,经扩展后可用于植物理论生物学和实验观测生物学的仿真研究。