基于資源影響的大規(guī)模植被實(shí)時(shí)生成研究.pdf

1、植被是地球上最復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展，對(duì)植被生長(zhǎng)建立模型并對(duì)其進(jìn)行可視化仿真已經(jīng)成為虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。由于植被中植物的生長(zhǎng)是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，不僅受到物種自身的生理特性的影響，而且受到各種自然資源條件的影響，比如水分，陽(yáng)光、溫度、光照條件等，對(duì)大規(guī)模植被進(jìn)行可視化需要考慮這些影響因素，同時(shí)選擇合適的可視化技術(shù)，保證生成大規(guī)模植被的質(zhì)量和效率。
　　 以往的研究中，雖然可以利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)來(lái)生成大規(guī)模的

2、植被，但是這些研究往往只注重生成場(chǎng)景的視覺(jué)效果，缺乏實(shí)際的物理模型指導(dǎo)。而在生物學(xué)領(lǐng)域，已經(jīng)有大量的植物生長(zhǎng)模型，這些模型的結(jié)果準(zhǔn)確的反映了植被群落的生長(zhǎng)演化和分布，而通常這些模型在植被演化結(jié)果可視化方面實(shí)現(xiàn)得過(guò)于簡(jiǎn)單。
　　 基于上述研究現(xiàn)狀，本文的研究工作主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：基于資源影響的植被生長(zhǎng)模型構(gòu)建，大規(guī)模植被場(chǎng)景生成和實(shí)時(shí)可視化。在基于資源影響的植被生長(zhǎng)模型方面，對(duì)林窗模型的森林生長(zhǎng)仿真建模方法進(jìn)行分析研究，建立基于

3、資源影響下的植被生長(zhǎng)演化模型并生成示意植被生長(zhǎng)分布的植被控制圖；在大規(guī)模場(chǎng)景的生成方面，引入計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中的可控紋理合成技術(shù)，在上述植被控制圖的指導(dǎo)下合成大規(guī)模植被紋理；在實(shí)時(shí)可視化方面，在可編程圖形硬件(GPU)上實(shí)現(xiàn)了生成大規(guī)模植被的可控紋理合成算法。結(jié)合上述三個(gè)研究點(diǎn)，本文的主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
　　 1、本文在研究林窗模型的基礎(chǔ)上，分析對(duì)植被群落生長(zhǎng)產(chǎn)生影響的環(huán)境資源因素，考慮植被中植物之間的競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)，建立基于

4、資源影響的植被群落生長(zhǎng)模型，構(gòu)建資源影響下的大規(guī)模植被場(chǎng)景控制圖。
　　 2、在植被場(chǎng)景生成方面，本文引入了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中的紋理合成技術(shù)，結(jié)合植被控制圖提出用于生成大規(guī)模植被的可控紋理合成算法，算法在合成時(shí)考慮了實(shí)際植被生長(zhǎng)演化情況，取得了較為真實(shí)的可視化效果。
　　 3、針對(duì)大規(guī)模植被場(chǎng)景在CPU上合成速度較慢，難以達(dá)到實(shí)時(shí)的缺陷，本文進(jìn)一步在可編程圖形硬件上實(shí)現(xiàn)了上述可控紋理合成算法，大大提高了紋理合成的速度，實(shí)現(xiàn)了