康孟珍 王秀娟 华 净 胡包钢 王飞跃 De Reffye Philippe

（1.中国科学院自动化研究所复杂系统管理与控制国家重点实验室，北京 100190；2.中国科学院大学人工智能学院，北京 100049；3.北京市智能化技术与系统工程技术研究中心，北京 100190；4.中国科学院自动化研究所模式识别国家重点实验室，北京 100190；5.法国农业发展研究中心，植物学与植物构造模型联合实验室，蒙彼利埃 F-34398）

1 引言

20世纪90年代起，随着计算机技术的迅猛发展，为了更好地表达作物内在的生长发育规律及在不同环境条件下的植物可塑性，模拟植物的生长和发育这两个基本过程的植物功能结构模型（Functional-Structural Plant Model,FSPM）[1]应运而生。在过去的20 多年间，产生了ALMIS[2]，LIGNUM[3]，L-Peach[4]等多种FSPM，以及一些开放模拟平台，如OpenAlea[5]，GroIMP[6]等。作为FSPM中的一员，GreenLab模型起源于法国AMAP 模型，后者可追溯到20 世纪70 年代对咖啡树的模拟[7]。之后成功用于植物形态的构建[8]，并形成了包含数百种植物的商用虚拟植物库。与着重于计算机图形学的其他虚拟植物库如Speedtree和OnyxTree等相比，AMAP植物库的特色是基于植物学家对植物结构的分类即构造模型（Architectural Model）[9]而设计，使得虚拟植物的发育过程忠于植物学原理[8]。这一特点为模型在农学中的应用奠定了基础。

由于对生长过程模型的需求，AMAP模型在结构模拟基础上引入了对植物物质产生和分配过程的模拟，提出了以水作为生长驱动因子的AMAPHydro[10]。1998 年起，随着中法联合实验室成立，在AMAP 系列模型基础上发展了器官尺度的GreenLab功能结构模型，建模对象涵盖从草本作物到复杂树木的几十种植物类型。……