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园艺研究范文

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园艺研究

第1篇

关键词:园艺植物;可视化;研究;现状

夜上海论坛 1 简述园艺植物可视化发展的各种技术应用

1.1参数化建模的具体应用

在当前园艺可视化的发展大背景下,通过建立参数化建模的方式,也就是采取植物的三维结构特征,提取各种植物的结构特征和参数指数,从而实现我们熟知的植物拓扑规律的掌握,从中掌握不同植物不通器官的大小、形状和基因等相关的参数,进而快速形成器官或植株几何模型的构建,同时,结合植物交互式设计的应用,对植物的花朵、叶片以及果实等方面给予细致的可视化研究[1]。

夜上海论坛 1.2双尺度自动机原理的应用

在实现园艺植物可视化的模拟技术基础之上,实现对园艺植物的生长过程的模拟。从而根据植物的茎节数、茎节长度等参数控制实现植株多样性的形态,将所建立的花、果实、茎秆等器官拼接成黄瓜植株模型,并根据双尺度自动机原理模拟r植株的动态生长过程,譬如在西瓜的可视化模拟上,依据西瓜器官的主要形态特征,提取其器官的几何模型的主控参数,结合模板技术实现了西瓜的主要器官和植株的三维形态结构的交互式设计,更好地实现园艺植物的可视化研究,为植物结构的探索提供强有力的支撑。

2 探析园艺植物可视化的研究现状

夜上海论坛 2.1交互式设计的全程模拟应用

夜上海论坛 在园艺植物可视化的发展轨迹上,如何实现简单、便捷的方式来实现植物几何模型的重构,具有深远的意义,交互式植物结构的设计,正好迎合了模拟植物形态的软件需求,在具体的应用中[2],通过利用植物参数的准确记录,对植物进行资源整合,尤其是运用在园艺植物方面,提供引导式的操作界面,对节间数量、分枝个数等参数进行设定,系统会根据这些参数自动生成植株的初始结构状态,随后,用户还可以进行交互式的调整,该系统有利于用户设计三维植物的形态。在此基础上,通过花卉图的建立,采取融合算法,利用草图原理生成的花排列模型效果,很好地实现园艺植物的可视化管理,提升结构应用需求[3]。

夜上海论坛 2.2三维立体感的真实感绘制效果

在园艺植物可视化的真实感模拟上,都可以通过现代技术的辅助手段来实现,通过将各种复杂的植物结构等掌握,呈现不同的几何模型,采取真实的结合模型表现手法,包括纹理映射、细节模拟、物理模拟等,在技术的应用上,主要通过颜色纹理、凹凸纹理和过程纹理等手段[4],直接从植物的果实图中截取有效的信息,作为一种纹理图片,并进行真实的造型以及结构修补,将曲面中的所有小四边形网格对应进行贴图,通过纹理映射和各种叶脉生成算法可以增加真实感效果,通过将物理模拟引入真实感绘制技术中提高了植物几何模型的真实感,并提出了一种基于质点-弹簧系统的植物器官变形模拟方法。

夜上海论坛 2.3园艺植物可视化研究的前景展望

尽管数字化研究取得了一定的长足的发展。并发展到了一定的程度,由于园艺可视化的研究起步比较晚,在园艺植物可视化方面还存在一定的技术和其他方面的不足。现有的园艺植物可视化研究成果与预期应用之间还存在一定的差距。如模型估产是园艺植物可视化的一个重要应,可用来研究如温度、CO2浓度、降水等未来气候条件对园艺植物产量的影响[5]。但目前园艺植物模型更多的停留在针对植物模型的建模阶段,可以满足以展示和游戏制作为目的的植物建模应用,但是对于通过研究自然环境对植物的影响而进行估产等为目的的研究尚不能满足。

3 总结

夜上海论坛 园艺植物可视化的研究现状,从数字化、信息化、科学化的水准出发,尤其是在数字领域,通过对不同植物结构模型的研究,大幅度的提高园艺植物几何模型的真实感,将数字植物引入到园艺植物可视化研究的范畴,构建园艺植物群体结构,为农业场景制作提供技术手段,为蔬菜栽培、花卉种植管理等提供虚拟平台软件工具,更好、更快的推动园艺植物可视化的快速发展。

参考文献

1郭新宇,赵春江等.玉米三维重构及可视化系统的设计与实现[J].农

夜上海论坛 业工程学报,2007(4)

夜上海论坛 2 周淑秋,郭新宇,雷蕾.黄瓜生长可视化系统的设计与实现[J].计算机

夜上海论坛 技术与发展,2007(1)

3 孙永香,刘彤,郑永果.虚拟植物的建模方法[J].系统仿真学报,2006(S1)

4 袁晓敏,温维亮,郭新宇.园艺植物可视化研究进展[J].中国农业科技

第2篇

关键词:园艺植物、可视化、研究进展

中图分类号:TU986文献标识码: A

一、前言

近40年来,以作物群体阶段发育和干物质积累为对象的作物生长模拟研究得到了长足发展,各种模型及基于模型的作物辅助决策系统在农业生产中也已得到初步应用。但以个体或群体形态结构为研究对象的植株可视化却是近几年才发展起来的,目前已成为作物模拟研究新的领域。可视化研究是植物结构模拟技术和虚拟现实技术在作物生长模拟中的应用。随着信息农业的发展,作物生长过程可视化必将进一步深入。本文简要介绍植物可视化研究的国内外研究进展和今后的发展趋势。

夜上海论坛 二、探析园艺植物可视化的研究现状

夜上海论坛 1、交互式设计的全程模拟应用

夜上海论坛 在园艺植物可视化的发展轨迹上,如何实现简单、便捷的方式来实现植物几何模型的重构,具有深远的意义,交互式植物结构的设计,正好迎合了模拟植物形态的软件需求,在具体的应用中圆,通过利用植物参数的准确记录,对植物进行资源整合,尤其是运用在园艺植物方面,提供引导式的操作界面,对节间数量、分枝个数等参数进行设定,系统会根据这些参数自动生成植株的初始结构状态,随后,用户还可以进行交互式的调整,该系统有利于用户设计三维植物的形态。在此基础上,通过花卉图的建立,采取融合算法,利用草图原理生成的花排列模型效果,很好地实现园艺植物的可视化管理,提升结构应用需求。

2、三维立体感的真实感绘制效果

夜上海论坛 在园艺植物可视化的真实感模拟上,都可以通过现代技术的辅助手段来实现,通过将各种复杂的植物结构等掌握,呈现不同的几何模型,采取真实的结合模型表现手法,包括纹理映射、细节模拟、物理模拟等,在技术的应用上,主要通过颜色纹理、凹凸纹理和过程纹理等手段,直接从植物的果实图中截取有效的信息,作为一种纹理图片,并进行真实的造型以及结构修补,将曲面中的所有小四边形网格对应进行贴图,通过纹理映射和各种叶脉生成算法可以增加真实感效果,通过将物理模拟引入真实感绘制技术中提高了植物几何模型的真实感,并提出了一种基于质点一弹簧系统的植物器官变形模拟方法。

夜上海论坛 三、存在问题与研究趋势

1、植物与环境相互作用的生理生态机制

夜上海论坛 植物生长离不开生态环境。温度、光照(辐射)、水分、营养等不但影响到植物的产量、质量,还影响到植物的形态。不同生长环境下的植物生长有不同的结构特征。根的向水性、日长对感光性植物开花期的影响、干旱时作物叶片的方位取向更多地平行于行向等,说明生长环境对植物有强烈的导向作用。因而,植物可视化研究中,分析植物与环境的关系必不可少。植物与环境的关系研究主要分两种类型:一是环境条件对植物生长的单向胁迫,如日长、温度等气候条件对植物生长的影响,土壤、障碍物、植物剪枝等环境和植物管理措施对植物生长的制约。二是植物与环境互反馈机制。在可视化模型中引入植物与环境相互作用的机制,使模型能模拟相邻植株之间、同一植株内不同器官之间的相互规避、光竞争等。但这种机制尚不能使模型具有植物结构与功能的反馈能力。

近年来的研究中,已开始将基于机理过程的生理生态模型与可视化植物模型结合起来,应用前者模拟生态环境和栽培措施对植物的生物量、器官形成与发育的影响;应用可视化模型模拟植物的形态结构、冠层的微气象条件、对资源的获取等。如将Vlab系统与生理生态模型Ozcot昆虫模型结合,虚拟棉花形态结构与害虫行为,确定控制害虫的农药最佳喷施方案(Hanan,1998)。将AMAP模型与棉花模型GOSSYM结合,模拟环境胁迫对棉花生长的影响(deRefye,1997)。Hanan等将棉花生长模型与可视化模型(L―COTTON)相结合,研究了棉花生长过程的可视化。上述研究一般只考虑生长模型的输出参数如何在可视化模型中的应用,而对可视化模型的输出制约生长模型的研究较少。这主要由于生理生态模型提供的是作物群体水平的数据,而可视化模型需要的是植株个体、器官水平的数据,二者参数类型不同。因此,欲实现生长模型与可视化模型的更好融合,尚有待进一步分析。郭焱等引建议跨越目前虚拟模型与生理生态模型之间的界限,构建将植物的形态结构与功能一体考虑的新型虚拟模型。即根据形态模型模拟植物对资源的获取,计算植物的光合产量;利用生长模型进行光合产物分配,模拟植物发育进程和器官生长。这样,模型以并行机制将环境条件、植物形态结构与生理生态过程紧密结合起来,并使模型具有结构与功能的反馈能力,使模型更符合植物生长机制。但上述技术路线要求对植物生理生态和群体结构及功能有更深入的理解,否则是难以实现的。

夜上海论坛 2、冠层与根系耦合虚拟

至目前为止,植物可视化研究一般将冠层与根系分开讨论,而对冠层与根系的耦合研究较少。由于植物生长是地上部与地下部的协同生长,植物对逆境的适应是通过冠层与根系的协同作用得以实现的。干旱时,根系通过向深处生长以获取地下水,冠层叶片亦通过卷曲等措施减少植物的水分蒸腾;湿润时,根系通过发生侧生根或支根,加强对水分和养分的吸收,叶片的蒸腾也处于无胁迫状态。因此,构建根冠耦合的可视化模型,可更好地体现生态环境和栽培措施对植物生长的影响。Prusinkiewicz等利用植物体冠层与根系通过物质流实现平衡生长的原理,构建了冠层与根系耦合生长的模型。但上述模型对耦合机制的生理生态影响未作深入分析。当然,根冠耦合的生理生态机制将涉及土壤中的水分和养分迁移运转、土壤与根系的养分与水分交换、植物体的水分运输、冠层与大气的水分交换等一系列过程。因此,加强多学科的融合是植物可视化研究的必然选择,植物根冠耦合研究势必成为植物可视化未来的研究重点。

四、园艺植物可视化研究的前景展望

夜上海论坛 尽管数字化研究取得了一定的长足的发展。并发展到了一定的程度,由于园艺可视化的研究起步比较晚,在园艺植物可视化方面还存在一定的技术和其他方面的不足。现有的园艺植物可视化研究成果与预期应用之间还存在一定的差距。如模型估产是园艺植物可视化的一个重要应,可用来研究如温度、CO2浓度、降水等未来气候条件对园艺植物产量的影响阁。但目前园艺植物模型更多的停留在针对植物模型的建模阶段,可以满足以展示和游戏制作为目的的植物建模应用,但是对于通过研究自然环境对植物的影响而进行估产等为目的的研究尚不能满足。

五、结束语

园艺植物可视化的研究现状,从数字化、信息化、科学化的水准出发,尤其是在数字领域,通过对不同植物结构模型的研究,大幅度的提高园艺植物几何模型的真实感,将数字植物引入到园艺植物可视化研究的范畴,构建园艺植物群体结构,为农业场景制作提供技术手段,为蔬菜栽培、花卉种植管理等提供虚拟平台软件工具,更好、更快的推动园艺植物

可视化的快速发展。

参考文献:

夜上海论坛 [1] 袁晓敏 温维亮 郭新宇 陆声链:《园艺植物可视化研究进展》,《中国农业科技导报》, 2011年06期

[2] 郭新宇 赵春江 肖伯祥 邓旭阳 孙广宇 王纪华:《玉米三维重构及可视化系统的设计与 实现》,《农业工程学报》,2007年04期

第3篇

关键词:彩叶植物;园艺;研究

中图分类号:S603-4 文献标识码:A 文章编号:1674-0432(2010)-11-0196-1

我国的彩叶植物种类非常的丰富,这与我国地大物博是有一定的关系的,那么近几年来彩叶植物在园艺中的广泛应用,引起了学术界的关注,并形成了对于彩叶植物的研究。

夜上海论坛 1 彩叶植物的概念

彩色植物的概念很广泛,从广义上说只要乔木、灌木或花卉中的叶片或茎干中,任何一处呈现出非绿色彩,就可被称为彩色植物。狭义上彩叶植物不包括秋色叶植物,在春秋两季甚至春夏秋三季吐现彩色,尤其是夏季旺盛生长季节仍保持彩色不变。对于彩色植物这两个定义来说,学术界一般还是以广义上的彩叶植物来定义,从我国花卉种类和情况来看,彩叶植物的颜色大多以红、黄色为基调,在这个基础上还会有金黄、橙红、火红、紫红以及比较少见的蓝色系列等,随着近几年来彩叶植物的人工培育技术不断地成熟,彩叶植物也出现了许多彩系例,俗称“混血儿”,并且在观赏性得到了充分的开发,就是彩叶的叶子特别大,出现各种造型。并且有一些种类的彩叶树还会随季节变化呈现出不同的颜色。现代彩叶植物的应用已经充分结合了美学、环境学、形态学以及园艺学和植物学,特别是现代园艺学被广泛的重视,使彩叶植物的市场越来越广。

2 彩叶植物的种类

在园艺上一般以灌木和草本彩叶植物为主,当然也有乔木彩叶植物,而从园艺应用上来说,本文主要从形态学角度对彩叶植物进行分类。如此可以根据高度和色彩来分类(如表1)。

表1 彩叶植物按高度和色彩的分类

按株高分 按叶色分

乔木 树体高大,具有明显的高大主干

灌木 树林矮小,主干低矮或丛生无明显主

干草本类 此类彩叶植物植株低矮丛生,风格自然、优雅而朴实,色彩丰富,而且无需经常管理。 紫(红)色叶类 包括紫色、紫红色、棕红色、红色等。如红花槭、北方红栎等

黄(金)色叶类 包括黄色、金色系列。如金叶国槐、黄金榕等。

色叶类 包括蓝绿色、蓝灰色、蓝白色等。如蓝杉等

夜上海论坛 花叶类 叶片同时呈现2种或2种以上的颜色。如花叶复叶槭(叶片绿白相间)、金边锦熟黄杨等。

夜上海论坛 从表1可以看出乔木,这些体形较高的种类常用于道路两边作为街道树,在现代园艺中也常常运用草坪边以及作为一个景点分段制高点,同时也可以三五丛植点缀于园艺中,随着美学融入现代园艺,乔木的应也没有定性,或成群成片种植形成风景林。乔木类彩叶树种有金叶国槐、紫叶梓树等。而灌木,此类彩叶植物可以群植组成色块,这个应用还是比较多见的,在园园中三五丛植体现群体美,树形优美者亦可孤植欣赏。如金叶女贞、红叶石楠、金叶连翘等。草本类是园艺中比较常见的绿叶型花卉,它的作用是点缀和衬托其它主类彩叶植物的效果。在园艺中常密植丛植作为地被、镶边或模纹花坛应用,也可以用于艺术墙体的设计和制作,主要种类有紫叶酢浆草、蓝羊茅、彩叶草等。

夜上海论坛 从色分的研究来说,色彩是园艺艺术制高点,现代的美学讲究的就是对园艺中色彩的应用,特别是色彩的搭配,从主色系的紫、黄、红到蓝,不同植物间的搭配,同时也要考虑到植物学本身的生存适应度。随着彩叶人工培育技术的不断深化,成为了园艺中一道亮丽的风景线。

3 彩叶植物在园艺中的应用

夜上海论坛 彩叶植物在园艺中的应用要根据环境和形态进行比较分析,并根据历史人文观和现代花卉学原理。

夜上海论坛 3.1 彩叶植物要重视绿色植物相互映衬

彩叶植物有着丰富的色彩,但是这个丰富的色彩如果没有绿色植物地映衬和哄托,就会失去其美丽、大方、娇艳的特性而变得浮躁和低俗,重视园艺中绿色植物的作用是彩叶植物在园艺应中的关键之处,成功的园艺设计必然是绿色植物与彩叶植物的完美结合和应用,比如孤植,在一大片草坪的中央,一片园形的彩色花卉,马上使整片草坪出现了生机,这是由于彩叶植物叶色独特、鲜艳,也可以孤植于庭院充分表现其个体美,发挥景观的中心视点及引导视线的作用。

3.2 彩叶植物的孤植、丛植的应用

夜上海论坛 孤植是相对独立的表现一种中心视线的作用,比如树形高大丰满的挪威槭、金叶梓树,可以在一片开阔的地位,制作出一丝的神秘,这种设计情侣是最喜欢的,并在周围加以树形紧密的紫叶矮樱、红叶石楠等衬托出更加迷人的色觉冲击。而丛植是同类彩叶植物三五成丛种植在一起,突出了整体美,这种整体是美学设计下加工而来,现代园艺以色彩和造形的丰富来突出艺术性,既丰富了景观色彩,也活跃了建筑物和艺术墙体等,或以常绿针叶树为背景,起到锦上添花的作用,从目前园艺应用情况来看金叶连翘、金叶欧洲山梅花等用的比较多。

3.3 色块种植和基础种植的应用

色规种植应该说是常见的,比如国庆时候我们看到的拼图,就是色块种植,基础种植在草坪上的应用较为多见,金叶女贞、紫叶小檗、金边锦熟黄杨等,因为这些彩叶植物属于株丛,比较紧密的相联,同时也便于园艺工人修剪,比如现在彩叶植物修剪成规整的绿篱和艺术墙体还是很多见的,或与其他绿色基础种植材料相当搭配,可构成美丽的镶边和各种字符、图案甚到是人和动物的造型。

3.4 彩叶植物的美学的原则

彩叶植物的美学原则就是利用现在美学在设计理念上的突破制造出和设计各种艺术性较强的园艺景观,而美学是夸大的艺术,彩叶植物就象是素材,需要通过美学去发掘,但是这个过程要坚持一个原则就是任何的设计必须是从植物学基础上去构架,那么在这个基础上就形成了一个色系的组合,不能肓目的搭配而是要根据美学的原理去进行组合,在种植上也要以美学为参照,以最经济的方式来完成园艺的设计和加工。完美的植物景观设计必须具备科学性与艺术性的高度统一,既满足植物与环境在生态适应性上的统一,又要合理配置,体现出植物个体及群体的形式美及由此产生的意境美。

4 结束语

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