光合有效輻射PAR(Photosynthetically Active Radiation)是植物進行光合作用的主要能量來源。植物冠層的形態(tài)結(jié)構(gòu)決定著的其內(nèi)部的光分布情況,從而影響植物對光的截獲能力和冠層內(nèi)的微環(huán)境,很大程度上影響著植物的生長發(fā)育過程。傳統(tǒng)方法通過實地測量研究冠層內(nèi)光分布,耗時耗力,且時空分辨率難以保證。利用計算機模擬分析方法是克服該問題的有效途徑之一。本文利用虛擬植物技術(shù),以枇杷樹為研究對象,定量模擬和分析冠層內(nèi)光分布規(guī)律及光截獲能力。主要研究內(nèi)容和成果如下:(1)根據(jù)實地調(diào)查和文獻資料,獲取枇杷樹的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征參數(shù),利用L-系統(tǒng)建模方法,編寫L-系統(tǒng)規(guī)則,建立枝干系統(tǒng)的三維模型;利用手持結(jié)構(gòu)光掃描儀,獲取冠層葉片器官點云數(shù)據(jù)并建立葉片器官的三維模型,然后集成葉片三維模型和枝干系統(tǒng)模型,建立精細的單株枇杷三維模型。(2)基于擴展的輻射度模型,分別模擬單株枇杷冠層內(nèi)太陽直射PAR和天空散射PAR分布。在不同光源環(huán)境下,定量分析不同時刻的枇杷冠層內(nèi)PAR分布情況并總結(jié)規(guī)律。光主要分布在冠層外圍及中上層區(qū)域,內(nèi)膛和中下層區(qū)域受遮擋嚴重。冠層接收的輻射能量隨時間呈單峰型變化趨...

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
第一章 引言
    1.1 研究背景
    1.2 國內(nèi)外相關(guān)研究綜述
        1.2.1 虛擬植物研究概況
        1.2.2 植物冠層光合有效輻射模擬
        1.2.3 植物冠層光環(huán)境與光截獲分析
    1.3 研究目標與內(nèi)容
        1.3.1 研究目標
        1.3.2 研究內(nèi)容
    1.4 研究技術(shù)路線
    1.5 論文章節(jié)安排
第二章 相關(guān)理論與技術(shù)基礎(chǔ)
    2.1 植物幾何形態(tài)結(jié)構(gòu)
        2.1.1 枇杷形態(tài)結(jié)構(gòu)介紹
        2.1.2 植物拓撲結(jié)構(gòu)與層級關(guān)系表達
    2.2 L-系統(tǒng)基本理論
        2.2.1 字符串的海龜幾何解釋
        2.2.2 海龜幾何解釋三維擴展
        2.2.3 參數(shù)化L-系統(tǒng)
    2.3 輻射度模型
        2.3.1 輻射度模型基本原理
        2.3.2 三維離散視角因子算法
    2.4 本章小結(jié)
第三章 三維枇杷模型精細建模及精度分析
    3.1 基于點云數(shù)據(jù)的葉片器官三維建模
        3.1.1 葉片點云數(shù)據(jù)的采集
        3.1.2 基于點云數(shù)據(jù)的葉片三維重建
    3.2 基于L-系統(tǒng)的枝干系統(tǒng)三維建模
        3.2.1 樹木形態(tài)結(jié)構(gòu)參數(shù)的測量
        3.2.2 基于L-系統(tǒng)的樹木枝干重建
        3.2.3 三維模型精度分析
    3.3 本章小結(jié)
第四章 冠層光分布模擬與輻射數(shù)據(jù)驗證
    4.1 冠頂初始輻射強度模擬
    4.2 輻射度模型求解
        4.2.1 輻射度模型求解流程
        4.2.2 基于射線求交的遮擋判斷
    4.3 單株枇杷冠層內(nèi)光合有效輻射模擬
        4.3.1 冠層內(nèi)太陽直射PAR模擬
        4.3.2 冠層內(nèi)天空散射PAR模擬
        4.3.3 冠層內(nèi)PAR模擬結(jié)果分析
    4.4 輻射模擬結(jié)果驗證
        4.4.1 輻射數(shù)據(jù)實地采集
        4.4.2 模擬結(jié)果與實測數(shù)據(jù)對比
    4.5 本章小結(jié)
第五章 冠層光截獲效率分析
    5.1 單株枇杷冠層內(nèi)光截獲效率分析
        5.1.1 冠層內(nèi)STAR分布
        5.1.2 相對光合有效輻射RPAR分布
        5.1.3 冠層光截獲分析
    5.2 不同冠形枇杷冠層光截獲能力對比
    5.3 不同冠形枇杷冠層凈光合速率對比
        5.3.1 凈光合速率計算
        5.3.2 凈光合速率驗證
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
    主要工作總結(jié)
    主要研究成果
    不足與展望
參考文獻
致謝
個人簡歷



本文編號：3758778