基于改进L-系统的水稻根系建模方法  

Rice root modeling method based on improved L-system

作　　者：杨乐[1,2] 唐子宗 吴盼盼 张欢欢 施俊林 龙晖斌 余小云 Yang Le

机构地区：[1]江西农业大学计算机与信息工程学院,江西南昌330045 [2]江西省高等学校农业信息技术重点实验室,江西南昌330045

出　　处：《江苏农业科学》2022年第10期183-187,共5页Jiangsu Agricultural Sciences

基　　金：国家自然科学基金(编号:61862032);江西省自然科学基金(编号:20202BABL202034)。

摘　　要：根系作为水稻生长的“发动机”,其形态特征直接影响植株的生长发育、营养水平和产量水平。水稻根系不便于直接观测,实现根系形态结构三维建模及可视化研究对改善农田管理、水稻育种和遗传改良等具有重要作用。用L-系统描述水稻根系弯曲的算法复杂,较难提取产生式,产生的分枝根根型比较生硬。为了更好地模拟水稻根系直根和曲根的形态结构,研究基于改进L-系统的水稻根系建模和可视化方法。结合二次均匀B-样条曲线的数学表达式改进传统L-系统的产生式,把根系生长节点作为控制中心,运用二次均匀B-样条曲线函数来表达根轴的弯曲程度,并以动态数据结构存储根系生长节点。对模型模拟值与现场观测值进行相关性分析显示,均方根误差在0.022~0.040之间变化,平均偏差在0.107~0.189之间变化,表明基于改进L-系统的水稻根系模型的准确度较高。以模型作为算法基础,利用Visual C++开发工具和OpenGL开放图形库实现了水稻根系生长可视化仿真系统。系统能够表达水稻根系在不同生长时期的形态特征和生长规律,模拟的真实度较为理想,可以有效满足精确农业的研究需求。

关 键 词：水稻根系 L-系统 二次均匀B-样条曲线 生长节点 模拟 

分 类 号：S126[农业科学—农业基础科学] TP391.99[自动化与计算机技术—计算机应用技术]