学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于互利作用的植物生长建模及仿真

作　者: 於娇红
导　师: 范菁；董天阳
学　校: 浙江工业大学
专　业: 计算机软件与理论
关键词: 植物生长模型互利指数地下竞争地下竞争指数
分类号: Q948
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 49次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着信息化技术的飞速发展,用计算机模拟植物群落生态结构及植物间的相互作用已经成为虚拟现实领域的研究热点。该项研究包含了多门学科,如生物学、计算机技术、统计学等,其研究成果对合理配置城市植物群落的生态结构、加强林业生产中的混交林建设等有着十分重要的参考价值和指导意义。植物群落是一个非常复杂的生态系统,植物之间存在着竞争和互利作用。根据生态学知识可知,植物间的竞争作用主要表现为两个或两个以上的个体为争夺资源而发生的相互关系,而植物间的互利作用相对复杂,主要表现为植物的化感作用、自我识别意识、空间和时间上的安全带等。因此,目前的植物群落生态仿真研究主要侧重于植物间竞争作用方面,对互利作用的表达和模拟相对较少。本文在互利作用和竞争作用的基础上研究植物的生长建模和可视化,主要研究内容包括以下几个方面:1.在研究Lotka-Volterra种间互利模型的基础上,考虑植物个体间的差异性,构建一个反映植物个体间互利作用的生长模型。2.通过分析和研究典型的植物群落生态模型及其优缺点,采用FON(Field-Of-Neighborhood)模型计算植物个体的影响圈大小,根据影响圈范围确定植物的邻体,并应用邻体干扰模型来计算植物的互利指数。3.考虑植物的地下竞争作用,引入植物吸水模型来计算根系间的竞争水平,提取植物的地下竞争指数,从而完善本文的植物生长模型。4.通过分析目前主流的植物可视化技术和三维图形建模工具,采用Xfrog工具建立处于不同生长期的植物三维模型,并应用纹理映射处理这些模型的表面细节,生成真实感较强的三维植物模型,实现互利植物生长模型的计算结果可视化。5.最后,采用OpenGL(Open Graphics Library)和VC++6.0实现模拟植物生长的原型系统,来验证本文方法的有效性。本文选择具有代表性的两种互利植物——水曲柳和落叶松作为实验对象模拟它们在不同种植方式、不同资源条件、不同空间位置等条件下的生长状况。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-9
目录  9-12
第1章绪论  12-18
  1.1 论文研究背景和来源  12-13
  1.2 论文的研究目标和内容  13-15
    1.2.1 研究目标  13
    1.2.2 研究内容  13-15
  1.3 论文的研究意义  15-16
  1.4 技术路线和方法  16
  1.5 论文的组织结构  16-18
第2章植物群落的生态仿真概述  18-31
  2.1 研究现状  18
  2.2 植物群落的生态模型  18-22
    2.2.1 Lotka-Volterra种间生态模型  19
    2.2.2 Fixed-Radius-Neighborhood模型  19-20
    2.2.3 Zone-of-Influence模型  20-21
    2.2.4 Field-of-Neighborhood模型  21-22
  2.3 各种生态模型的比较分析  22
  2.4 虚拟植物可视化的主要方法  22-29
    2.4.1 L系统  23-25
    2.4.2 粒子系统  25-27
    2.4.3 特征提取  27-28
    2.4.4 基于图像的植物可视化技术  28-29
  2.5 各种植物建模方法的比较  29-30
  2.6 本章小结  30-31
第3章基于互利作用的植物生长模型  31-43
  3.1 植物生长建模方法确定  31-32
  3.2 植物互利生长模型  32-33
    3.2.1 Lotka-Volterra种间互利模型简介  32-33
    3.2.2 构造植物互利生长模型  33
  3.3 确定互利影响圈和邻体  33-35
    3.3.1 计算互利影响圈  34
    3.3.2 确定邻体  34-35
  3.4 互利指数模型  35-37
    3.4.1 邻体干扰指数模型简介  35-36
    3.4.2 确定互利指数  36-37
  3.5 应用互利植物生长模型  37-41
    3.5.1 仿真数据  37-38
    3.5.2 仿真结果  38-41
  3.6 本章小结  41-43
第4章考虑地下竞争的植物生长模型  43-54
  4.1 植物间地下资源竞争分析  43-44
  4.2 根系间竞争水平计算  44-48
    4.2.1 确定地下竞争的相关植物  44-45
    4.2.2 计算地下竞争资源  45-46
    4.2.3 计算根系吸水强度因子  46-47
    4.2.4 提取地下竞争指数  47-48
  4.3 应用地下竞争因子  48-53
  4.4 本章小结  53-54
第5章原型系统实现  54-75
  5.1 系统概述  54-59
    5.1.1 开发环境和工具  54-56
    5.1.2 系统框架  56-57
    5.1.3 系统流程  57-59
  5.2 系统模块设计和实现  59-71
    5.2.1 参数设置模块  59-62
    5.2.2 互利植物生长计算模块  62-68
    5.2.3 植物绘制模块  68-69
    5.2.4 场景绘制模块  69-71
  5.3 系统关键技术分析  71-74
    5.3.1 OBJ文件格式  71-73
    5.3.2 纹理映射  73-74
  5.4 本章小结  74-75
第6章结论与展望  75-78
  6.1 结论  75-76
  6.2 展望  76-78
参考文献  78-81
致谢  81-82
攻读学位期间参加的科研项目和成果  82

基于互利作用的植物生长建模及仿真

内容摘要

全文目录

相似论文