1.1 课题的提出、研究现状及研究意义
20世纪80年代以来，虚拟作物研究进展迅速，已成为农业科学研究的前沿领域之一。国内外已先后对玉米、玫瑰、水稻开展了虚拟研究。
根系是作物重要的组成器官之一，它决定着植物对土壤养分和水分的吸收。Weaver曾指出：“要科学地理解作物生产，就必须全面地认识作物根系生长、根群分布、不同生育时期根系吸收水分养分的活力，以及不同环境下根系的变化”。本文来自优.文'论^文·网原文请找腾讯324,9114
Diggle建立了第一个关于根系年龄、位置、跟段取向的三文模型。经过20多年的发展，研究人员采用L系统、分形方法、参考植物轴技术、植物三文重建法对多种植物建立了根系虚拟生长模型。由于根系生长的不可视性，以及测量技术的局限性，对根系的模拟研究发展迟缓。
玫瑰的根系是其吸收土壤中水分和养分的重要器官，其大小、分布及活力在很大程度上决定着花朵吸收养分的数量，玫瑰根系生长的好坏，将直接影响花朵的长相、长势，进而影响玫瑰的产量、质量及内在品质。因此，现就近年来玫瑰根系的相关研究进行综述，以便为玫瑰生产提供参考。
图1玫瑰花 图2 玫瑰花根系
1.2 课题的研究内容
在总结了前人的研究成果，并分析根系形态建成试验数据的基础上，建立根系生长生长模型。
在Visual C++平台上，借助Direct3D构建基于形态模型的根系虚拟生长系统，初步实现对根系生长过程中形态特征的可视化表达。
以期为虚拟作物的研究提供技术基础，和工农业的生产发展结合起来。对于常规园艺生产和盆地栽艺术，以及正在兴起的果树保护地栽培也有重要的应用。
2 相关技术介绍
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2.1虚拟植物模型
为定量化研究植物的生长规律，从60年代中期开始，研究人员就开始了植物生长的模拟研究。所建立的模型通过对植物生理生态过程的模拟，能够预测不同环 境条件下生长的植物的某些综合指标，如作物的产量、牧草的生物量，叶面积指数动态，器官的生物量、数量等，而在植物形态结构和环境因素的时空变异对植物生 长的影响等方面进行了简化处理。这类模型与专家系统结合，对农业生产等领域具有重要的指导意义，但对于一些新的应用领域，已难以满足要求。
以农田系统为例，农田小尺度范围内的环境条件、作物生长便有着明显的时空变异性，近年来迅速发 展起来的精确农业就是基于这种差异性而诞生的。就水分而言，由于土壤条件、作物冠层和根系的形态结构在小尺度范围内便有着很大的时空变异，这些变异对根系 吸水、土面蒸发、作物蒸腾都有着很大的影响，而生理生态模型在处理植物和土壤的时空变异性方面进行了较大的简化，难以对农田水分的运动与转化实现精确定量 化研究。
近年来由植物学、农学、生态学、数学、计算机图形学等诸多学科交叉而迅速发展起来的虚拟植物模 型，则具有满足这类需求的潜力。一般而言，生理生态模型具有容易获取参数、对计算机性能要求不高等优点，适宜于产量预测、土地生产力评价等方面的应用；而 虚拟植物模型的参数较复杂、对计算机性能要求较高，在空间分辨率要求高、与植物形态结构相关的领域应用更具有优势，在精确农业、生态系统物能流空间规律研 究、植物生长状况遥感监测、园林设计、虚拟教学等众多领域具有广阔的应用前景。
2.2三文可视化
三文可视化是用于显示描述和理解地下及地面诸多地质现象特征的一种工具，广泛应用于地质和地球物理学的所有领域。三文可视是描绘和理解模型的一种手 段，是数据体的一种表征形式，并非模拟技术。它能够利用大量数据，检查资料的连续性，辨认资料真伪，发现和提出有用异常，为分析、理解及重复数据提供了有 用工具，对多学科的交流协作起到桥梁作用。
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