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本文从研究苹果根系出发,在前人实验结果的基础上,基于L-系统实现了苹果树根系的计算机模拟,该模型能模拟新栽苹果树根系在一年内的生长发育过程,包括新根产生、长度变化、直径变化,以及对新根产生的高峰期的模拟。
主要研究内容及成果如下:1.根据果树根系的生长规律,提取了L-系统的生成规则,确定了根系生长所需的参数(分枝角度,延迟时间),同时还考虑了由于养分损失所引起的根系形态结构变化。2.在确定几何参数后,由于根系的结构不可能完全一样,所以在根系参数中加入了随机数,以便更好地反映根系在实际环境中生长的情况,产生更加逼真的效果。3.基于分形理论和计算机可视化技术,模拟了对不同深度树穴下新栽苹果树根系的生长变化,包括形态结构变化和生长点动态变化。4.用直线表示根段时,根系的空间视觉性较差,同时在不同直径段处阶梯现象比较严重。用圆柱代表根段,降低了不同直径下根段的突变问题,同时还实现了根系在三维空间内的生长变化。5.建立了用户控制界面,用户可以通过改变参数,实现对模型的控制。通过改变分枝角度,可以实现对其它果树形态结构的模拟。通过改变能量消耗参数,可以实现由于养分损失引起的根系时空上的变化。实际上,只需根据不同果树根系的自然特性,适当得修改生长参数,就可以模拟不同果树根系的生长过程。同时可以通过改变时间来模拟根系在任一天内的生长情况。6.首次将L-系统引入果树根系的计算机模拟中,事实证明这种方法是完全可行的。