三维森林场景生成方法研究

森林的组成、结构及其动态变化一直是森林生态学研究的一个热点。由于森林结构复杂,如何用简单的模型模拟森林结构是一个难点问题。主要介绍了L-系统的原理,并用L-系统生成了单棵针叶树和阔叶树,进而结合森林生长模型ZELIG生成了复杂的针阔混交林场景。研究表明采用该方法很容易生成比较复杂的森林场景。

长白山阔叶红松林带内柞树林动态模拟

利用经改进的适用长白山阔叶红松林带的ＺＥＬＩＧ模型模拟了长白山柞树林的动态变化过程．根据红松种源的存在与否，将模拟分为两种方案，结果显示出：红松参加演替与否决定了柞树退出林分时间的早晚；红松种源存在时，演替的最终结果是阔叶红松林；没有红松种源时，演替的最终结果是阔叶混交林，两种林分的生物量和蓄积量相差很大．

基于Virtools平台的森林仿真风效技术研究

森林场景的仿真是对复杂环境仿真中的重要部分。建立具有沉浸感、高逼真度的森林场景,除了高真实感的树木及花卉等植被,同时需考虑风效等影响森林场景逼真度的自然因素。为快速绘制具有真实感的大规模虚拟森林场景,围绕Virtools虚拟现实仿真平台使用树木三维模型进行实时交互的要求,制作插件结合SpeedTree树木软件绘制森林场景制作仿真系统,通过实验室仿真研究常见的风速模型分析比较,提出适合实时植被绘制的森林仿真风速模型,对应用风速模型的森林场景风效进行实验验证。

基于东北森林资源二类调查成果和树种专项采集数据的森林场景仿真和技术实现

基于2016—2018年东北内蒙古重点国有林区二类调查成果以及东北林区实地采集的30余种主要树种(含灌木)单木三维参数,利用大场景虚拟现实技术和树种建模方法和技术开展东北林区树种精细建模,实现了以小班为单元的森林复杂场景仿真展示。同时结合二类调查成果实现树种、株数、覆盖度、年龄结构、树高、下木等重要展示特征与实地调查成果的动态一致性,使森林资源管理人员不用到山头林间就能直观"看到"集中连片的、与森林调查信息匹配较好的森林现场。初步完成了东北内蒙古重点国有林区森林资源"立起来"的管理需求。

森林场景可视化和林火模拟仿真技术研究综述

森林是生态环境系统的重要组成部分。随着气候变暖,恶劣气候气象条件造成全球森林火灾频繁发生,给国民经济和消防救援带来巨大挑战,森林火灾已成为全球主要的自然灾害。因此,森林场景可视化建模、3维场景仿真、林火模拟仿真、火场复现、预测和灾害评估成为林业虚拟仿真研究热点。本文对树木形态结构建模技术、森林场景大规模重建和实时渲染、森林场景可视化、林火模型和林火模拟仿真等前沿技术和算法进行综述。对相关的林木、植被的形态结构表达和真实感可视化建模方法进行归纳分类,并对不同可视化方法的算法优劣、复杂度、实时渲染效率和适用场景进行讨论。基于规则的林木建模方法和基于林分特征的真实场景重建方法对大规模森林场景重建技术进行分类,基于物理模型、经验模型和半经验模型对森林火灾的林火模型、单木林火、多木林火模拟和蔓延进行总结,对影响林火蔓延的不同环境气象因子(如地形地貌、湿度、可燃物等)和森林分布对林火发生、扩散和蔓延的影响进行分析,对不同算法的优劣进行对比、分析和讨论,对森林场景可视化和林火模拟仿真技术未来的发展方向、存在问题和挑战进行展望。本文为基于森林真实场景的森林火灾模拟仿真和数字孪生沉浸式互动模拟系统的构建提供了理论方法基础,该平台可以实现森林场景快速构建、不同火源林火模拟、火场蔓延模拟仿真以及不同气象影响条件的火场预测,可对森林火场救援指挥、火场灾害评估和火场复原提供可视化决策支持。