植物生长的功能-结构模型GreenLab的标定问题研究

摘要

植物生长模型是定量化研究植物生长规律的重要手段,涉及到植物学、农学、林学、应用数学、物理学和计算机信息科学等多学科领域.建立植物生长的功能-结构模型是当前植物建模研究的一个重要发展趋势.GreenLab模型是由中法联合实验室(LIAMA)、中国农业大学与法国CIRAD、INRIA等科研机构联合开发的新一代植物生长的功能-结构模型.本文的研究工作包括四个部分:1.GreenLab模型的基本原理:本文简要介绍了GreenLab模型的生物学假设、数学方程式与生长模拟算法,重点从宏观角度和在大时间尺度上(单元生长周期)阐明植物的功能与结构之间内在的关联作用关系.最后,提出了在GreenLab基本框架内需要解决的几个基本问题.2.CornerFit工具软件的扩展:CornerFit是实现单茎干类植物的GreenLab模型标定以及生长模拟工具软件.本文对CornerFit的软件结构与功能实现做了一系列改善:扩展了拓扑结构的表达范围,引入新的功能时间参数以满足实验设计与理论分析的要求,强化了可视化输出功能等.在可视化方面,通过一些示意性例子,介绍了器官三维造型的基本原理.实践结果表明,CornerFit作为软件工具能够胜任多方面的研究工作,并具有很好的教学效果.3.植物分枝结构的轴分解表示:本文提出了一种植物分枝结构的分解表示方法—基轴分解法(axes-based decomposition).这种方法从拓扑结构的

目录

文摘

英文文摘

第一章概述

1.1植物生长模拟模型研究的意义

1.2植物生长模拟模型研究的发展趋势

1.3本文的主要内容

参考文献

第二章GreenLab模型的基本原理

2.1模型的基本假设

2.2生物量的生产

2.3生物量的分配与器官的扩展生长

2.4器官的几何结构

2.5递归生长模型

2.6小结

参考文献

第三章CornerFit软件扩展

3.1概述

3.2 CornerFit软件的改进

3.3拓扑结构的扩展

3.4两个时间控制变量

3.4.1器官的物理生存时间

3.4.2器官的功能作用时间

3.4.3讨论

3.5叶片与叶柄的关系

3.6植物结构的可视化

3.6.1器官造型：从二维到三维

3.6.2叶序

3.6.3叶柄的弯曲

3.6.4几个单茎干植物结构可视化的例子

3.6.5讨论

3.7小结

参考文献

第四章分枝结构的基轴分解

4.1概述

4.2植物结构描述的基本概念

4.2.1两种年龄：生长年龄与生理年龄

4.2.2植物结构的发展规律

4.3植物结构的基轴分解法

4.3.1轴的概念

4.3.2拓扑结构的基本参数

4.3.3子结构的基轴分解

4.4轴的统计

4.5植物结构的数据组织

4.6基于轴分解的生长模拟算法

4.7小结

参考文献

第五章分枝结构测量与模型参数估计

5.1概述

5.2分枝结构的测量

5.3隐含参数估计

5.4复杂结构的拟合实验

5.5小结

参考文献

致谢

附件博士后期间发表的论文