基于形态模型的棉花(Gossypium hirsutum L.)虚拟生长系统研究

• 来源期刊: 中国农业科学
• 学科: 农学
• 关键词: 棉花 生长度日 形态模型 可视化 系统
• 年，卷（期）: 2009,（11）
• 所属期刊栏目: 耕作栽培·生理生化·农业信息技术
• 页码范围: 3843-3851
• 页数: 9页
• 分类号: S5
• 语种: 中文
• DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2009.11.011

摘要

[目的]基于棉花形态器官形成过程的定量描述,模拟棉花三维生长过程,为虚拟棉作研究提供技术基础.[方法]基于2005-2006年棉花品种、播期、氮素、水分和DPC化控试验,将系统分析方法和数学建模技术应用于棉花植株的形态建成,通过对棉花形态数据的定量分析,构建了棉花形态建成模型,主要包括:主茎叶长宽、主茎叶柄长、主茎节间长粗、果枝叶长宽、果枝叶柄长,果节长粗以及棉铃高度和直径等模型.结合OpenGL 技术,在Visual C++6.0平台上实现了棉花虚拟生长系统VGSC(virtual growth system for cotton).[结果]棉花形态模型采用Logistic方程描述各器官尺寸随GDD(生长度日,℃·d)、氮素、水分及DPC的动态变化过程,利用2006年的试验数据对模型进行检验,棉花主茎叶长宽、主茎叶柄长、主茎节间长粗,果枝叶长宽、果枝叶柄长、果节长粗以及棉铃高度和直径的观测值与模拟值的根均方差分别为0.85、0.82、0.87、0.57、0.086、0.65、0.74、0.8、0.73、0.016、0.36和0.4 cm,模型预测性好.此外,以NURBS(non-uniform rationa1 B-spline,非均匀有理B样条)曲面模拟棉花叶片及棉铃形状,以圆柱体实现茎(节)可视化表达,构建的虚拟生长系统主要包括模型库、数据库和人机界面.[结论]用户输入系统所需的相关参数值,就可较好地模拟显示棉花器官、个体和群体的三维动态生长过程.