[发明专利]一种基于虚拟模型的水稻封行时间计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于虚拟模型的水稻封行时间计算方法，该方法 适用于田间水稻群体封行时间的确定。

技术背景

虚拟植物模型是利用计算机技术在计算机中生成的真实植物的虚 拟模型。利用虚拟植物模型，不仅可以真实的再现自然景观、生成游 戏场景、制作影视动画、构建园林规划等，还可以利用植物的生理结 构模型，可视化表达植物动态的生长过程，从而对主要生产环节进行 动态调控，为农林业的生产服务。虚拟植物在诸多领域都表现出了较 好的应用前景，无论从科学还是技术的角度，虚拟植物的研究都是重 要且极具挑战性的研究方向。

封行是农业上分析作物群体间受光状况的一个重要概念，让大田 适时封行对优化水稻的栽培具有重要意义。由于我国的水稻种类繁 多，不同种类水稻的优良特性在适宜的生态环境和合理的栽培条件下 才能充分表现出来。目前生产上封行时间的确定，大多根据种植经验 及田间试验确定，耗时且工作繁琐，不能快速地针对不同的株型选择 适合其生长的种植方案。

基于水稻的虚拟模型，从种植株距影响植株间叶片光照吸收的角 度，将农业上植株封行的概念与植株叶片面积之间建立定量的联系， 提出一种不同株距下水稻群体封行时间的计算方法，为实际水稻种植 株距的优化提供参考。

发明内容

为了克服目前农业上封行时间的确定大多根据种植经验及田间试 验确定，耗时且工作繁琐，不能快速地针对不同的株型选择适合其生 长的种植方案的问题，本发明提出了一种基于虚拟模型的水稻封行时 间计算方法，该方法根据农学相关理论，结合本文提出的叶面积计算 方法对农业上封行的概念进行量化，基于虚拟水稻模型，可以快速计 算出当前种植株距下植株的封行时间。

本发明为了解决上述技术问题提供的技术方案为：

一种基于虚拟模型的水稻封行时间计算方法，利用虚拟水稻模 型，构建出水稻群体的生长场景，将农业上植株封行的概念与相邻植 株相交区域叶面积之间的关系，计算植株群体的封行时间，其中，所 述的基于虚拟水稻模型的相邻植株相交区域叶面积的计算包括以下步 骤：

(1.1)对于两株相邻的水稻，获取当前时刻两株水稻的株型参数， 包括水稻rice1的茎的数量StemNun1，第i个茎包含的叶片数量 LeafNum1[i]，水稻rice2的茎的数量StemNum2，第j个茎包含的叶片 数量leafNum2[j]；

(1.2)遍历植株rice1和植株rice2的每个茎上的所有叶片，判断处 于相交区域的叶片段，并计算两株植株相交部分叶片面积的大小。

(1.3)计算植株rice1和植株rice2相邻区域内的所有叶片的叶面积 和；

所述基于虚拟模型的封行时间计算方法包括以下步骤：

(2.1)计算两株植株相交部分面积占左右两株植株在行间的总叶面 积的百分比P_n：

(2.2)计算水稻群体每处相交部分对应的百分比P_n的值，令当P_n的值大于相交部分面积占相交区域总叶面积的临界值p₀时，认为两株 植株相交并且遮挡了行间的地面；当水稻群体中遮挡地面的相邻植株 的数量超过90％时，认为该区域已经封行，p₀的值可以根据不同的株 型进行设定。

进一步，所述步骤(1.1)中，水稻模型的构建基于田间试验获取的 真实结构参数，叶片和茎的空间位置及叶面积大小反应出真实水稻植 株的特点。

更进一步，所述步骤(1.2)中，所述相交区域包含叶片段和叶面积 的计算包括下列操作内容：

(1.2.1)分别确定两株植株在相邻区域内投影长度最长的叶片的投 影点a和点b；

(1.2.2)遍历植株rice1和rice2的每个茎的每个叶片，计算投影落 在区间a和b之间的叶片段的叶面积之和。

再进一步，所述步骤(2.2)中，相交部分面积占左右两株植株在行 间的总叶面积的百分比临界值p₀，根据农业上叶片光照吸收状况与交 错叶片间互相遮挡的关系确定。

本发明的有益效果表现在：

1)本发明利用虚拟水稻模型来模拟真实水稻的生长过程，将水稻 叶面积与农业上水稻的封行时间进行结合，在计算机中完成对水稻封 行时间的计算。

2)利用虚拟水稻模型来模拟真实水稻的生长，可以较为快速的计 算出水稻群体的封行时间，为大田封行时间的确定提供一定参考。

附图说明