虚拟植物技术的研究综述

虚拟植物技术是信息农业的一个重要方面,对预测和调控植物生长发育及其对环境的反应研究有着十分重要的意义。简要回顾并总结了国内外虚拟植物研究的历史和发展状况,着重分析了该领域当前存在的问题,指出了该领域未来一段时期的研究热点和发展方向。     

基于光作用的虚拟植物生长模拟与可视化研究

虚拟植物生长模拟研究是数字林业的研究热点。为了在植物生长过程模拟中考虑植物的生理特征,真实地 反映不同光照条件对植物各组织器官形态结构及生长发育特征的影响。基于植物的光生长环境仿真,提出了一种 基于光照模型的植物器官形态结构动态演替生长算法。采用双三次Bezier 曲面构建植物叶片组织器官,并引入曲 面影响因子、植物光属性因子,对植物形态结构和叶序分布进行真实感建模。根据光照对植物叶片生长发育的影 响,提出了基于光作用的碳汇动力学仿真和植物分枝结构的动态演替方法。为了验证本算法的有效性,依据不同 光照条件下绿萝的生理特征数据,对该生长模型算法进行了有效验证,获得了较好的真实感效果。      

数字植物研究进展:植物形态结构三维数字化

数字植物围绕农林植物生命、生产和生态系统的多维信息高效感知和认知的理论、技术和方法,通过多学科交叉合作,研究农林植物-环境3D数字化、高通量信息获取、情景感知、信息融合、结构和功能模拟、数字化设计和精准管理决策等数字农业的关键性、基础性以及共性理论和技术问题。植物形态结构的三维数字化是数字植物研究的重要组成部分,近年来很多学者从植物组织、器官、植株和群体等不同尺度,或者从植物根系和地上部等不同视角,围绕植物形态结构的参数测量、几何结构解析、三维模型构建、结构与功能建模,以及三维植物模型真实感展现等需要,开展了更深入的研究。在组织尺度方面,随着MRI、CT、显微成像等技术产品的不断成熟,使得利用这些先进测量仪器获取和测量植物组织内部结构数据成为可能,并被越来越多的研究者采用,成为进行植物内部形态结构测量和分析的有效手段。在植物根系的三维数字化方面,由于植物的根普遍生长在土壤里,观察和测量十分困难。虽然近年来XCT、MRI等穿透射线成像技术已越来越多地用于根系的形态结构探测,但这类技术往往仅能获取范围较小的根系局部数据,且价格昂贵。因此植物根系形态结构的准确、无损(原位)、快速测量仍然是一个挑战。在群体尺度方面,基于实测数据的三维重建逐渐成为植物群体三维重建的主要途径,研究者正试图从激光三维扫描仪获取的植物群体三维点云中提取群体的形态参数并实现群体的三维重构。而在三维植物模型的真实感绘制方面,如何准确地测量各种植物器官的光学特性并建立相应的数学模型是当前的研究重点,虽然已有不少研究者提出了相应的解决方案,但这些方法在便捷性和普适性方面仍然难以令人满意,有待更多深入研究。笔者最后结合相关领域的技术进展对数字植物的进一步研究进行了展望。     

曲面建模方法在数字植物中的应用与展望

利用曲面建模方法实现植物形态结构的三维重构和真实感显示是数字植物研究的基础工作.本文对近年来曲面造型理论和技术的发展进行了介绍,着重阐述了参数曲面建模和隐式曲面建模技术在植物形态建模中的应用,分析了相关技术的各自优势,并对基于多边形网格的几何建模方法中一些新曲面造型技术在数字植物几何建模中的应用趋势进行了讨论,最后对曲面建模方法与数字植物研究的结合进行了展望.     

虚拟植物模型及可视化研究

虚拟植物模型是当前农业信息技术与计算机图形领域主要的研究课题之一。所谓虚拟植物模型就是通过计算机来仿真模拟植物生长过程,其在农林业领域拥有广阔的发展前景。本文将对虚拟植物模型的分类进行阐述,并介绍和分析基于X3D技术基础上的一些关键技术与优势,从而进一步的探讨基于该虚拟植物模型技术的原理和方法。最后,针对当前国内外该技术的应用现状及在应用中的一些问题,为未来该领域的研究进行展望。     

虚拟植物模型及可视化研究

虚拟植物模型是当前农业信息技术与计算机图形领域主要的研究课题之一。所谓虚拟植物模型就是通过计算机来仿真模拟植物生长过程,其在农林业领域拥有广阔的发展前景。本文将对虚拟植物模型的分类进行阐述,并介绍和分析基于X3D技术基础上的一些关键技术与优势,从而进一步的探讨基于该虚拟植物模型技术的原理和方法。最后,针对当前国内外该技术的应用现状及在应用中的一些问题,为未来该领域的研究进行展望。     

农业绿色发展数字技术体系内涵及其架构探讨

【目的】农业绿色发展是农业发展观的一场深刻革命,构建农业绿色发展数字技术体 系,是破解农业资源效率低、环境问题突出、数字技术标准缺乏、劳动力紧缺、产业国际竞 争力弱等重大瓶颈问题,实现传统产业向高质量发展转型的紧迫需求。【方法】文章系统总 结了农业绿色化与数字化的发展历程,从内涵、对象和技术三方面厘清了绿色农业、数字农 业和农业绿色发展概念的异同,提出了农业绿色发展数字技术体系架构。【结果】农业绿色 发展数字技术体系以“数字化”和“绿色化”的深度融合为基本思路,通过智能监控、数据 采集、远程传输、智能分析和自动控制,实现农业绿色生产、加工、销售及流通等全环节和 全链条的数字化,形成广泛互联、智能互动、灵活柔性、安全可控的数字结构和功能。【结 论】筑牢农业绿色发展的基础性数据支撑、夯实农业绿色发展的数字基础建设、研发农业绿 色发展的关键技术和核心装备、拓展农业绿色发展数字技术典型应用场景、完善农业绿色发 展数字技术的保障体系是“绿水青山就是金山银山”实现路径。农业绿色发展与数字技术的 深度融合是实现农业绿色高质量发展的必然要求。     

植物三维建模研究现状

植物三维建模是农学、地学、生物学、植物学、生态学等领域的研究热点之一.近年来,伴随计算机图形学、数学、计算机软硬件技术和测量技术的快速发展,虚拟植物三维建模和真实植物三维建模技术得到快速发展.本研究回顾了基于L-系统的虚拟植物三维建模研究现状,并总结了该方法存在的问题;综述了基于激光雷达新技术的两类真实植物三维建模方法,介绍了国内外的新方法,总结了该领域今后的两点重要研究内容.     

监测生长状态和环境响应的作物数字孪生系统研究综述

在农业生产数字化和智慧化阶段,需实时、全面、准确地了解作物生长状态和农田环境,并根据相关信息做出相应的分析、反馈、决策。针对这一问题,借鉴工业数字孪生系统的概念,将作物实际生长与模拟生长的同步、作物实时状态与作物实时管理策略之间的交互系统概括为作物数字孪生系统。在梳理国内外研究现状的基础上,指出作物数字孪生系统包含数据获取与传输、模型构建、可视化交互等阶段;其关键技术包括传感器技术、图像分割技术、建模技术以及可视化技术等。同时指出该领域的研究可以从作物基础数据、系统模型能力、多方协同交互等方面进行。监测生长状态和环境响应的作物数字孪生系统的相关研究对农业生产的智慧化和数字化有较大的现实意义,从理论和应用层面也有较大的价值。     

真实感林木建模方法研究综述

林木作为国家自然资源的重要组成部分,具有重要的研究价值,构建虚拟林木真实感模型可产生影视特效、游戏娱乐、森林生态等经济社会效益,且有助于世界数字林木资源的积累和整理。但目前不同的虚拟林木建模方法在表现模型的真实感方面仍然存在一些不足。本文在分析虚拟林木研究状况的基础上,给出了真实感建模方法的不同分类,并总结了基于真实世界数据的重建方法、交互式建模方法和基于规则或程序的系统建模方法的理论基础、适用领域以及优缺点。此外,还汇总了当前最流行的适用强的建模软件,并进行对比分析。最后讨论了真实感林木建模方法存在的问题及进一步的发展趋势。      

"数字农业"及其实现技术

文章介绍了“数字农业”的含义、特点以及其所涉及的技术体系，说明了它对我国农业发展具有重大意义。     

数字管道的技术与应用

在"数字地球"理论成为热点之后,其概念被越来越多地应用于各个领域,数字管道即来源于这一概念.阐述了数字管道所涵盖的广义信息与系统,讨论了构建数字管道的4S技术及业务系统组成,提出了建设数字管道是在信息化社会下,我国油气管道建设的必由之路.     

作物生长模拟模型的研究与应用

作物生长发育模型与模拟是近40年来国际学术界的一个新的生长点,目前已发展为当今最为活跃的农业前沿性研究领域之一,是数字农业的重要基础和关键技术。上世纪90年代以来,作物模拟继续朝着应用多元化方向发展,作物生长模型的机理性和预测性不断得到改进和提高。现作物模型已成功地应用于农业生产及资源环境的管理中,从而在社会经济发展中将会起着日益重要的作用。文章系统介绍了作物生长模型发展的4个主要阶段,指出了各阶段生长模型的研究进展,并对模型的建立过程及涉及的关键技术进行阐述,指出生长模型在农业生产和科研中的应用。     

反义技术及其在植物基因工程中的应用

反义技术是根据核酸杂交原理设计反义核酸来人为控制基因表达的方法,现已成为基因工程中的常用技术。文中就反义技术的作用机制、在植物基因工程中的应用及其前景作简要综述。     

作物生长模拟模型的开发应用进展

论述了作物生长模拟模型的开发研究进展和模型的应用情况，并对作物生长模拟模型今后的研究提出了自己的见解     

植保技术与食品安全

食品安全是一全球性问题,已成为当今社会发展的热点。影响食品安全的因素很多,源头污染是其重要方面之一,它与有害生物控制所采用的植保技术有着密切关系。鉴于此,从影响食品安全的植保问题入手,论述了植保技术对食品安全的影响,提出了优化和推进食品安全的几点建议。