藍莓植株形態研究與虛擬模型建立

摘要 根據在藍莓種植基地進行實際的觀測，對藍莓植株的形態結構進行分析和建模，根據虛擬植物理論，以L系統為依據，研究藍莓生長形態，使用三維建模軟件ProE建模，以VRML和OpenGL虛擬現實技術為手段，依據藍莓樹體結構特征，建立并實現藍莓樹枝干模型，實現藍莓模型的可視化仿真。

關鍵詞 藍莓植株；形態結構；建模

中圖分類號 S126 文獻標識碼 A 文章編號 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

植物的虛擬建模研究是隨著計算機技術的發展而飛速發展的，對于特定樹的仿真模型的創建則更加復雜，一般首先需要對所研究樹的結構做細致、長期的觀測，然后將所觀測到的樹的結構數據進行處理，從而得到樹的一般數據模型，然后利用植物形態學、數學、計算機圖形學以及計算機技術將樹的一般的數據模型——樹的根、主干、樹枝、葉、花以及果實等器官的細節描述形成算法，再利用編程語言將其實現。

1 藍莓植株的形態結構研究

1.1 藍莓的分類及特征

根據樹體特征、生態特性及果實特點，將藍莓劃分為南高叢藍莓、北高叢藍莓、半高叢藍莓、矮叢藍莓4個品種群。

藍莓的樹體形態是灌木叢生，樹高0.3～5.0 m，藍莓樹體大小及形態差異顯著。該研究在丹東某藍莓基地進行，該基地種植從美國引進的藍豐、北陸和達柔3個品種，該研究以藍豐（北部高叢藍莓的一種）為例，進行藍莓樹的建模。

1.2 藍莓植株的實驗觀測

丹東種植基地所種植的藍豐的株行距為1.5 m×2.0 m，樹高在1.2～ 1.8 m。由于北方冬季需要培土埋苗保溫，故壟臺高于壟溝5～20 m，藍莓主干多被土掩埋，露出土面5～30 m。主干分化成主枝，主枝上長有側枝，側枝上再有側副枝。對試驗基地30株藍莓進行測量，其中8組測量結果見表1，這8組數據已能夠說明植株在結構形狀上的差異。

“存儲模型”功能是建模結束后，將模型存成三維模型文件VRML格式，以便能與proE進行數據交換。

5 結論

通過藍莓種植園實地測量，分析研究了藍莓植株形態特征、組成元素和拓撲結構；以虛擬建模的特定用途——進行力學分析和振動研究以研究采摘策略為目的，采用L系統建模原理，構建了藍莓植株三維模型，包括單主枝模型和整體模型；闡述了藍莓虛擬植株模型與可視化系統之間的數據接口，開發了藍莓植株虛擬建模可視化系統。

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