农业机械学报

作者：杨猛，肖成

单位：北京林业大学;国家林业和草原局林业智能信息处理工程技术研究中心,北京林业大学,

关键词：植物根系;三维模型;生长模拟;环境交互;可视化

基金：国家重点研发计划项目（2019YFC1521104）、国家自然科学基金项目（61402038）、北京市社会科学基金项目（17YTC030）和中央高校基本科研业务费专项资金项目（2015ZCQXX、2017JC10）

为结合环境因素进行植物根系三维建模，分析根系生长机理，提出了一种模拟根系与环境交互的动态生长可视化算法。该算法以根尖与环境的交互为主导，首先计算每个根尖吸收到的养分含量，再根据内部资源分配机制并采用环境影响的缩放函数调节根尖的伸长率与侧根密度，同时结合所受到的向性与障碍物的阻挡因素，实时调整生长方向。提供了根茎形状与根系整体形态的控制方法，包括编辑根茎形状的模板曲线、设定资源分配权重和向性权重等。对不同类型的根系，以及不同土壤环境下（包括各种养分分布、障碍物与盆壁影响）的根系进行了模拟实验。实验结果表明，所提出的算法具有为多类植物根系建模的泛化能力，并且能够合理地表现与环境的交互过程。

来源：2022年第7期

《农业机械学报》期刊编辑部

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