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摘要 根据在蓝莓种植基地进行实际的观测，对蓝莓植株的形态结构进行分析和建模，根据虚拟植物理论，以L系统为依据，研究蓝莓生长形态，使用三维建模软件ProE建模，以VRML和OpenGL虚拟现实技术为手段，依据蓝莓树体结构特征，建立并实现蓝莓树枝干模型，实现蓝莓模型的可视化仿真。
关键词 蓝莓植株；形态结构；建模
中图分类号 S126 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2014）25-08853-04
Abstract Based on the actual blueberry planting base observations， morphology of blueberry plants was analyzed and modeled. According to the theory of virtual plant， based on L system， blueberry growth morphology was studied using 3D modeling software ProE modeling， with VRML and OpenGL virtual reality technology as a means， based on the tree structure of blueberries， blueberry twigs branches model was established and realized， so as to achieve blueberry model visual simulation.
Key words Blueberry plants； Morphology structure； Modeling
植物的虚拟建模研究是随着计算机技术的发展而飞速发展的，对于特定树的仿真模型的创建则更加复杂，一般首先需要对所研究树的结构做细致、长期的观测，然后将所观测到的树的结构数据进行处理，从而得到树的一般数据模型，然后利用植物形态学、数学、计算机图形学以及计算机技术将树的一般的数据模型——树的根、主干、树枝、叶、花以及果实等器官的细节描述形成算法，再利用编程语言将其实现。
1 蓝莓植株的形态结构研究
1.1 蓝莓的分类及特征
根据树体特征、生态特性及果实特点，将蓝莓划分为南高丛蓝莓、北高丛蓝莓、半高丛蓝莓、矮丛蓝莓4个品种群。
蓝莓的树体形态是灌木丛生，树高0.3～5.0 m，蓝莓树体大小及形态差异显著。该研究在丹东某蓝莓基地进行，该基地种植从美国引进的蓝丰、北陆和达柔3个品种，该研究以蓝丰（北部高丛蓝莓的一种）为例，进行蓝莓树的建模。
1.2 蓝莓植株的实验观测
丹东种植基地所种植的蓝丰的株行距为1.5 m×2.0 m，树高在1.2～ 1.8 m。由于北方冬季需要培土埋苗保温，故垄台高于垄沟5～20 m，蓝莓主干多被土掩埋，露出土面5～30 m。主干分化成主枝，主枝上长有侧枝，侧枝上再有侧副枝。对试验基地30株蓝莓进行测量，其中8组测量结果见表1，这8组数据已能够说明植株在结构形状上的差异。
“存储模型”功能是建模结束后，将模型存成三维模型文件VRML格式，以便能与proE进行数据交换。
5 结论
通过蓝莓种植园实地测量，分析研究了蓝莓植株形态特征、组成元素和拓扑结构；以虚拟建模的特定用途——进行力学分析和振动研究以研究采摘策略为目的，采用L系统建模原理，构建了蓝莓植株三维模型，包括单主枝模型和整体模型；阐述了蓝莓虚拟植株模型与可视化系统之间的数据接口，开发了蓝莓植株虚拟建模可视化系统。
参考文献
[1] 孙家广.计算机图形[M].北京：清华大学出版社，1998：308-318.
[2] 彭群生，鲍虎军，金小刚.计算机真实感图形的算法基础[M].北京：科学出版社，1999：414-420.
[3] 孙博文.分形算法与程序设计：Visual C++实现[M].北京：科学出版社，2004：60-90.
[4] 胡静.随机函数在操作系统试验中的应用[J].太原重型机械学院学报，2004，25（4）：271-274.
[5] PRUSINKIEWICZ P.Applications of Lsystems to computer imagery[C]//EHRIG H，NAGL M，ROSENFELD A，et al.Graph grammars and their application to computer science； Third International Workshop.Berlin：SpringerVerlag，1987：534-548.
关键词 蓝莓植株；形态结构；建模
中图分类号 S126 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2014）25-08853-04
Abstract Based on the actual blueberry planting base observations， morphology of blueberry plants was analyzed and modeled. According to the theory of virtual plant， based on L system， blueberry growth morphology was studied using 3D modeling software ProE modeling， with VRML and OpenGL virtual reality technology as a means， based on the tree structure of blueberries， blueberry twigs branches model was established and realized， so as to achieve blueberry model visual simulation.
Key words Blueberry plants； Morphology structure； Modeling
植物的虚拟建模研究是随着计算机技术的发展而飞速发展的，对于特定树的仿真模型的创建则更加复杂，一般首先需要对所研究树的结构做细致、长期的观测，然后将所观测到的树的结构数据进行处理，从而得到树的一般数据模型，然后利用植物形态学、数学、计算机图形学以及计算机技术将树的一般的数据模型——树的根、主干、树枝、叶、花以及果实等器官的细节描述形成算法，再利用编程语言将其实现。
1 蓝莓植株的形态结构研究
1.1 蓝莓的分类及特征
根据树体特征、生态特性及果实特点，将蓝莓划分为南高丛蓝莓、北高丛蓝莓、半高丛蓝莓、矮丛蓝莓4个品种群。
蓝莓的树体形态是灌木丛生，树高0.3～5.0 m，蓝莓树体大小及形态差异显著。该研究在丹东某蓝莓基地进行，该基地种植从美国引进的蓝丰、北陆和达柔3个品种，该研究以蓝丰（北部高丛蓝莓的一种）为例，进行蓝莓树的建模。
1.2 蓝莓植株的实验观测
丹东种植基地所种植的蓝丰的株行距为1.5 m×2.0 m，树高在1.2～ 1.8 m。由于北方冬季需要培土埋苗保温，故垄台高于垄沟5～20 m，蓝莓主干多被土掩埋，露出土面5～30 m。主干分化成主枝，主枝上长有侧枝，侧枝上再有侧副枝。对试验基地30株蓝莓进行测量，其中8组测量结果见表1，这8组数据已能够说明植株在结构形状上的差异。
“存储模型”功能是建模结束后，将模型存成三维模型文件VRML格式，以便能与proE进行数据交换。
5 结论
通过蓝莓种植园实地测量，分析研究了蓝莓植株形态特征、组成元素和拓扑结构；以虚拟建模的特定用途——进行力学分析和振动研究以研究采摘策略为目的，采用L系统建模原理，构建了蓝莓植株三维模型，包括单主枝模型和整体模型；阐述了蓝莓虚拟植株模型与可视化系统之间的数据接口，开发了蓝莓植株虚拟建模可视化系统。
参考文献
[1] 孙家广.计算机图形[M].北京：清华大学出版社，1998：308-318.
[2] 彭群生，鲍虎军，金小刚.计算机真实感图形的算法基础[M].北京：科学出版社，1999：414-420.
[3] 孙博文.分形算法与程序设计：Visual C++实现[M].北京：科学出版社，2004：60-90.
[4] 胡静.随机函数在操作系统试验中的应用[J].太原重型机械学院学报，2004，25（4）：271-274.
[5] PRUSINKIEWICZ P.Applications of Lsystems to computer imagery[C]//EHRIG H，NAGL M，ROSENFELD A，et al.Graph grammars and their application to computer science； Third International Workshop.Berlin：SpringerVerlag，1987：534-548.