樊景超+丘耘+周国民

摘 要：为解决果树整形试验中不可逆、难以快速成型的缺点，以小冠疏层形苹果树为研究对象，采用马尔科夫随机过程模型建立苹果树枝条的随机生长模型。在此基础上，利用Visual C++与OpenGL图形引擎实现了苹果树枝条生长过程及光照、阴影在降雨降雪等自然环境的三维可视化仿真。通过调控生长参数来模拟不同生长条件下的果树枝条发育过程，为苹果树树形培训和推广提供了一种可行的技术手段。

关键词：OpenGL；果树培训；虚拟技术

中图分类号：S661.1 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2015.08.018

我国是果树种植大国[1]，果树树形对果树的产量和品质有着重要的影响[2-3]。科学高效地推广先进的树形成为提高我国苹果果品质量的重要手段。目前果树树形的培训和推广工作，主要存在以下问题：一是口头讲解、教学光盘等形式不够直观形象[4]；二是果树培训方面的农技推广人员相对短缺[4]；三是果树整形具有不可逆性，错误的整形往往容易带来不可弥补的损失[4]。虚拟植物技术通过模拟植物的生长过程，可以替代农业生产过程中相对费时费力的试验，目前常见的虚拟植物建模方法（如L系统、粒子系统、分形方法）和生成的软件（如AMAP、Xfrog、Plant Studio）已经在多个农业领域展开虚拟植物研究工作。然而与小麦、玉米等一年生作物不同，果树是一个多年生的、复杂的人工生态系统，传统的基于植物生长机理的建模方法不适于果树的虚拟生长研究。果树枝条的分枝过程可以看作是一种开放性高且复杂的系统，同时亦是一种具有可控概率的系统[5]，非常适合使用马尔科夫模型预测果树的分枝模式[6-7]。……