基于分形生成图的树木几何建模方法

利用树木的形态结构特征,采取分形迭代系统构建树木的整体结构形态.用分形元和生成图技术对树木三维形态数据进行抽象分析和记录,并用参数化曲线模拟树木枝条的自然弯曲状态以及在弯曲过程中枝条半径的变化,以实现树木形态结构的三维可视化.     

基于激光点云的树木三维几何建模系统的设计与实现

根据树木的几何拓扑原理,直接利用地面激光扫描仪扫描获得的活立木点云数据,提出了一种基于点云数据的树木三维高精度、真实感的快速重建技术,重点解决了树木骨架点的提取、枝条系统分级重建、模型交互式编辑等关键技术.应用结果表明,基于点云的树木三维几何建模系统能够克服传统树木建模精度低、效率低、形态逼真度差等不足,依据点云数据能快速高效地重建出忠实于现实树木形态结构的三维真实感模型.系统具有良好、灵活的交互性以及较强的实用性,可广泛应用于森林资源管理、精准农业、古树名木管理、园林规划设计等领域.     

基于GLMM的人工林红松二级枝条分布数量模拟

【目的】利用广义线性混合模型模拟人工林红松二级枝条分布数量,建立二级枝条分布数量广义线性混合模型,并选出最优模型。【方法】基于黑龙江省孟家岗林场人工林65棵红松955个一级枝上的二级枝条数量,通过传统Poisson回归方法选出模拟精度最高的基础模型,考虑树木效应与树木内枝条观测间的相关性,构建二级枝条分布数量广义线性混合模型,并利用R2、标准误差、平均绝对误差、相对平均绝对误差和Vuong检验对收敛模型进行比较。【结果】考虑树木效应的混合模型模拟精度均高于传统回归模型,最终将含有截距、lnR_DINC(R_DINC为着枝深度)、R²_DINC和C_L(冠长)4个随机效应参数以及自相关矩阵A_R(1)的广义线性混合模型选为二级枝条分布数量最优预测模型。在模型固定效应参数估计结果中,lnR_DINC、C_L和D_BH(胸径)前的系数为正值,R²_DINC、H_DR(高径比)前的系数为负值,树冠内二级枝条分布数量存在最大值。最优模型的R²为0.896 1,标准误差为5.15,平均绝对误差为3.83,相对平均绝对误差为23.25%。【结论】广义线性混合模型不仅提高了模型的拟合精度,在反映总体二级枝条分布数量变化趋势的同时,还可以反映每棵树木之间的差异。     

基于力学模型的植物枝条弯曲模拟的研究

自然界中遍布着千姿百态的植物,多年来,植物模拟技术作为不规则物体建模领域的一个重要分支,一直被众多的科学家所关注.植物枝条弯曲形状的模拟是植物模拟的重要内容.针对枝条弯曲形状的模拟,分析了植物枝条的生物力学模型,将材料力学中弹性杆件的简易受力模型与基于L系统的植物模拟算法相结合,模拟了重力和趋向性对于枝条弯曲形状的作用,有效地生成了自然逼真的植物枝条弯曲形状.     

一种新的植物枝条弯曲生成算法

枝条弯曲模拟对于形象地绘制模特图形很重要。从计算机图形学的角度出发,提出了一种计算枝条弯曲形状的简易力学模型,实现了基于“双尺度自动机模型”的枝条弯曲算法。该算法虽然所需参数少,但能有效地生成自然逼真的枝条弯曲形状,并且能反映植物在生长中枝条的动态弯曲过程。文中通过几个枝条弯曲的例子验证了算法的有效性。     

三维树木模拟研究与应用

以往树木模拟时只注重其外在形态的相似性,而忽略其生理特性和环境因素的影响。因此,以描述树木形态结构的L文法为核心,并结合树木的几何特性、生物学相关知识和具体环境因素,构建了3M+L树木模型。实验表明:该模型不仅具有良好的灵活性、交互性和普适性,而且利用该模型模拟出来的树木具有较高的逼真度,达到了很好的视觉效果。     

三维分形树木模型在3D GIS中的应用

基于分形理论，分别论述了用迭代函数系统和L系统进行三维树木实体建模的方法。同时，从树木实体在3D GIS(Dimension Geographical Information System)中的应用角度出发，对两种建模方法进行比较，确定L系统是3D GIS中构建树木实体的最佳方法，并从面向对象角度出发，给出基于L系统的树木实体对象类，从而使树木实体作为3D GIS中的对象之一融合到系统之中，为3D GIS领域中关于树木实体的表达寻找到一条有效的解决途径。     

千烟洲湿地松树干生长量解析简捷方法探讨

树干生长量的调查是林业经营管理的重要内容,也是制定木材间伐方案的重要依据。针对目前传统材积调查方法存在的不足之处,提出用枝条生长量解析树干生长量的方法。以千烟洲湿地松人工林特定林分为研究对象,分析不同轮枝层枝条直径、节间长及材积的生长状况。通过对大量标准枝条生长量的测定,建立了枝条材积生长量与年龄及基径的回归预测模型。结合树干解析结果,得出了树干材积量与枝条材积量的相关关系方程。根据所得的回归模型,可以有效提高森林材积调查的工作效率,同时可以大大减少对树木的破坏。经一系列评价指标验证,回归模型可以满足精度要求。     

输入二维树冠轮廓生成三维树木的研究

提出一种通过二维树冠轮廓生成三维树木的方法,用于自然界三维树木的计算机模拟.根据用户输入的二维树冠轮廓,按照枝条"倒生长"的方式生成三维树木.由用户输入二维轮廓线上的点推算三维轮廓面上的点,再以三维轮廓面上的点为树枝开始生长点,以一定范围内的角度和最短生长长度为限制条件,寻找其在上级枝条的结束生长点,在开始生长点和结束生长点间绘制枝条.该方法输入简单,生成速度快,适合在大规模的场景中构造树木时使用.     

基于地面激光点云数据的单木三维重建方法

目的 使用地面三维点云数据,提出一种单株树木三维网格模型重建方法,为精准获取测树因子提供技术支撑。 方法 对获取的点云进行预处理,使用k-d树构建近邻关系图,用Dijkstra算法求算出子图的根。检测出有效路径后,使用探测半径计算关键路径。计算树枝骨架,然后对初始骨架进行Bezier曲线半径平滑,得到平滑的骨架,再将骨架连接,使用半径平滑和圆柱拟合减少点云密度小造成的拟合不足的情况,能够最大限度保留树枝的细节。结果 使用3株落叶松点云数据构建了树枝树干表面网格模型,重建了树木三维结构。将树干、树枝的三维网格模型与点云匹配后,效果较好;所构建的模型能够进行细小枝条的重建,而不是模拟细枝,通过观察重建结果,一级枝的重建效果非常好,大的二级枝也能得到很好的展示;整套算法计算快速,计算时间与枝条的复杂程度、连接关系有关。结论 基于关键路径探测的方法能够很好地构建树木的三维网格模型,可以用于单株树木测树因子的精确提取。     

冷冲模具间隙检测分析系统设计

在直观检测模具间隙的基础上，通过计算机、光机电一体化的系统集成，讨论了动态模具的检测分析和管理，提出了模具间隙均匀度的新概念，为模具生产和管理提供了一种新的途径。     

强冲击载荷下氧化铝陶瓷的力学特性及本构模型

研究氧化铝陶瓷在强冲击加载下的力学响应和动态本构模型. 利用一级轻气炮对陶瓷靶板进行冲击加载,测量得到靶板内的应力-时间曲线,并分析得到氧化铝陶瓷的动力学特性. 结合陶瓷材料破坏特性分析,从脆性材料内翼型裂纹的产生和扩展机理出发,建立了微裂纹损伤本构模型,其中损伤参数通过微裂纹尺寸和微裂纹数2个变量进行描述. 实验与计算结果表明,该模型较好地描述了强冲击载荷下氧化铝陶瓷的力学行为.     

影响角联风路稳定性的相关风路研究

在对目前角联风路自动判别数学模型分析的基础上，应用图论和集合论的方法对其进行深入研究，提出了角联风路的关键影响风路、非关键影响风路等与角联风路稳定性分析相关的新概念。给出了确定角联风路关键影响风路和非关键影响风格的数学模型，并进行了实例分析，为进一步研究角联风路稳定性奠定了基础。确定角联风路的关键影响风路和关键影响风路对于日常通常通风管理、一通三防、通风系统可靠性、灾变时期风流控制，通风系统改造都有重要意义。     

波纹钢腹板体外预应力箱梁桥钢制块式转向装置力学性能

采用有限元分析与实验研究相结合的方法,研究用于波纹钢腹板体外预应力箱梁桥的钢制块式转向装置的承载机理、受力特点、破坏形态、极限承载力等力学特性.在有限元分析中,采用梁段模型模拟分析转向装置对钢筋混凝土翼缘板的局部作用,采用转向装置局部模型模拟分析转向装置从加载开始直至破坏的受力全过程.实验室实验对有限元分析的结果进行了...     

考虑薄弱支路功率约束的静态电压稳定预防控制

考虑到系统的静态电压不稳定往往是由局部薄弱支路的传输功率超过其功率传送能力所引起,提出了将薄弱支路有功功率约束作为静态电压稳定约束的预防控制模型。该模型首先采用局部性电压稳定指标,确定出关键预想故障、薄弱支路及其功率传送能力;而后结合基于直流潮流模型的静态安全分析方法,给出薄弱支路在关键预想故障下的有功功率非线性表达式,从而得到关键预想故障下的薄弱支路有功功率约束;最后,建立了包含该约束的全二次预防控制优化模型。IEEE14节点系统与IEEE118节点系统的仿真结果验证了笔者所提预防控制模型的正确性和有效性。     

基于电惯量的汽车惯性式制动试验系统的设计

传统的汽车惯性式制动试验系统采用机械惯量盘模拟汽车运动惯量,这种系统体积大、惯量调整困难、自动化程度不高,针对这些问题,提出了基于电惯量的汽车惯性式制动试验系统的设计思想.该设计通过对机械惯量数学模型的分析,提出了用控制算法控制电动机,使它的输出惯量能模拟机械式惯量盘的惯量,即用"电惯量"代替"机械惯量".文中用MATLAB软件对系统性能进行了仿真研究并作了可行性的分析,研究结果表明设计是可行的.     

多层非均质油藏双分支井产能影响因素分析

针对多层非均质油藏地层之间压力不平衡的特点,建立了多分支井半解析产能预测模型,分析了双分支井产能的影响因素。结果表明,由于分支之间存在干扰,分支夹角越小产能损失越大;两个分支所在地层的条件差别越大,产能高的分支越不易发挥最大潜力,从而影响总产量;井筒中摩擦压降和汇合点处的压力损失对分支井的产能的影响不大。因此,在设计双分支井时,应尽量增大分支之间的夹角,分支汇合点尽量远离油层;分支井的井底流压不大于任何一个分支处的地层压力;两个分支应尽量选取生产压差接近的油层,这样就可以使两个分支都能发挥产能潜力。