作物高光效株型数字化设计的方法研究

维普资讯

第２５卷第５期　

２００８年５月　

计算机应用与软件　

Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　Ｓｏｆｔｗａｒｅ　

Ｖｏ１．２５　Ｎｏ．５　

Ｍａｙ　２００８　

作物高光效株型数字化设计的方法研究　

苏中滨　，　张继成　郑　萍　

（北京理工大学计算机科学技术学院

（东北农业大学工程学院

北京１０００８１）　

黑龙江哈尔滨１５００３０）　

摘要　传统育种研究较难实现作物株型的定量化设计，无法达到精确农业的研究标准，造成资源和入力的浪费。因此提出作物　

株型数字化设计方法，以作物的可视化模拟为基础，将影响株型形态因素进行数字化表示，通过计算机分析影响因素与植株形态的　

相关性，总结功能～结构一环境三者相关规律，构建能够合理变化的可视化定量模型，并对给定条件以高光效为目标进行设计。该　

方法能够改变传统株型设计难以定量化描述的问题，有目的地改变作物形态，生成具有高产能力的作物株型。　

关键词　育种株型　高光效　数字化模拟　

ＳＴＵＤＹ　ｏＮ　ＤＩＧＩＴＡＬ　ＤＥＳＩＧＮ　ｏＦ　ＢＲＥＥＤＩＮＧ　ＦｏＲ　

ＣＲｏＰ　ＷＩＴＨ　ＨＩＧＨ　ＰＨｏＴｏＳＹＮＴＨＥＴＩＣ　ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ　

Ｓｕ　Ｚｈｏｎｇｂｉｎ　Ｚｈａｎｇ　Ｊｉｃｈｅｎｇ　Ｚｈｅｎｇ　Ｐｉｎｇ　

（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００８１，Ｃｈｉｎａ）　

。（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ　１５００３０，Ｈｅｉｌｏｎｇｆｉａｎｇ，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｐｕｔｓ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｔｈｅ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｄｅｓｉｇｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｃｒｏｐ’Ｓ　ｐｌａｎｔ　ｔｙｐｅ　ｔｏ　ｃｏｕｎｔｅｒ　ｔｈｅ　ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓ　ｉｎ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ｂｒｅｅｄｉｎｇ　ｓｔｕｄｉｅｓ　

ｔｈａｔ　ｉｔ　ｉｓ　ｈａｒｄ　ｔｏ　ｒｅａｌｉｚｅ　ｔｈｅ　ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｆｏｒ　ｃｒｏｐ　ｐｌａｎｔ　ｔｙｐｅ　ａｎｄ　ｔｏ　ｍｅｅｔ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｉｎ　ｐｒｅｃｉｓｅ　ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，ｗｈｉｃｈ　ｃａｕｓｅ　ｔｈｅ　

ｗａｓｔｅ　ｉｎ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ａｎｄ　ｍａｎｐｏｗｅｒ．Ｔｈｅ　ｎｅｗ　ｍｅｔｈｏｄ　ｔｏｏｋ　ｃｒｏｐ＇ｓ　ｖｉｓｕａｌｉｚｅｄ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｌｉｎｇ　ａｓ　ｂａｓｉｓ，ｄｉｇｉｔｉｚｅｄ　ｔｈｅ￣ｃｔｏｒｓ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ　ｔｈｅ　

ｐｌａｎｔ　ｔｙｐｅ　ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ，ａｎａｌｙｚｅｄ　ｂｙ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｔｈｅ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｐｌａｎｔ　ｔｙｐｅ　ａｎｄ　ｉｎｌｕｅｎｃｅ　ｆａｃｔｏｒｓｆ　ｓｕｃｈ　ａｓ　ｌｉｇｈｔ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｉｎ　ｃａｎｏｐｙ，ａｎｄ　

ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ　ｔｈｅ　ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ　ｒｕｌｅｓ　ａｍｏｎｇ　ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ，ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　ａｎｄ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｔｈｅｎ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ　ａ　ｖｉｓｕａｌｉｚｅｄ　ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ　ｍｏｄｅｌ　ｗｉｔｈ　ｒａｔｉｏｎａｌ　

ａｄｊｕｓｔｂｉｌｉｔｙ．Ｂｙ　ｔｈｅ　ｇｉｖｅｎ　ｕｌｒｅｓ　ｌｉｓｔｅｄ　ａｂｏｖｅ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｏｆｆｅｒｓ　ａ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｂｒｅｅｄｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ＨＰＥ　ｇｏａ１．Ｔｈｅ　ｄｅｓｉｎ　ｇｉｓ　ｈｄｐ￣ｌ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｏｆ　ｔｒａ－　

ｄｉｔｉｏｎａｌ　ｐｌａｎｔ　ｔｙｐｅ　ｄｅｓｉｎ　ｗｈｉｇｃｈ　ｉｓ　ｄｉｆｉｃｕｌｔ　ｔｏ　ｂｅ　ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｌｙ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ，ｃｈａｎｇｅｓ　ｐｕｒｐｏｓｅｌｙ　ｔｈｅ　ｃｒｏｐ　ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ　ｔｏ　ｐｒｏｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｃｒｏｐ　ｐｌａｎｔ　

ｔｙｐｅ　ｗｉｔｈ　ｈｉｇｈ　ｙｉｅｌｄｉｎｇ　ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ．　

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　Ｂｒｅｅｄ　Ｐｌａｎｔ　ｔｙｐｅ　ＨＰＥ　Ｄｉｇｉｔａｌ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　

来的虚拟植物研究能够为高光效株型育种提供新依据和方法。　

０引　言　

高光效育种是在植物生理学、遗传学、生理生态学和在一定　

生态类型基础上，通过控制和调节光合作用及固氮能力，以及优　

虚拟植物在形态育种方面以作物的可视化模拟为基础，将影响　

株型形态因素进行数字化表示，通过计算机分析影响因素与植　

株形态的相关性，总结功能一结构一环境三者相关规律，构建能　

够合理变化的可视化定量模型。以高光效育种为方向，有目的　

地合理改变作物形态，生成具有高产能力的作物株型，将有效地　

解决传统育种株型设计的上述问题。本文以大豆株型为例，系　

良的农艺性状，获得高光效的作物品种。就高光效株型结构而　

言，其表现形式为器官的空间伸张方式和器官的几何形状。合　

理科学的表现形式能够经济有效地利用太阳光能，光合面积大，　

光合时间较长，光合能力较强，微环境中二氧化碳浓度适当等。　

以往在株型育种方面，进行了大量的研究，王金陵设计东北地区　

大豆的理想株型；袁隆平院士的超级稻理想株型模式是通过对　

统介绍大豆高光效株型的数字化设计方法。　

１可视化模型建立　

虚拟植物（大豆）的基础是形态可视化模拟，建立的模型能　

现实的超高产组合植株叶形态特点分析后提出等等。可以看　

出，这些理想株型设计都是针对于广泛的生产地区，能够为育种　

够定量化地描述大豆动态生长发育过程，笔者在以往的研究中，　

在一定生态环境下初步建立了大豆植株的可视化模型，如图１　

所示。该模型是通过分析大豆茎秆、叶片、豆荚等器官形态特　

提供参考和方向，但不能为育种提出定量化的培育目标。这样　

会导致经过长时间培育的株型难以验证其是否达到最优形态，　

缺乏定量化培育目标；特定气候条件下的个别品种按照普遍理　

想株型的方向进行培育，忽略了环境因素和随机因素等。这些　

问题浪费自然资源，制约了大豆产量的提高。　

随着信息技术和精确农业的不断进步，近二三十年发展起　

收稿日期：２ＯＯ７—１１—２６。国家“８６３”计划资助项目（２００６ＡＡ１０Ｚ２３１）；黑　

龙江自然科学基金（Ｃ２００６０７）。苏中滨，教授，主研领域：虚拟现实，农　

业信息化。　

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２７０　计算机应用与软件　２００８丘　

点，采用典型模型构建理论，建立的大豆生　

关的常数。Ｇ０为各层叶量的平均值，Ｃ。，Ｃ：，…，Ｃ　作为区别株　

长可视化模型。它能在计算机上动态地模　型的参数。　．，　：，…，　作为区别大豆与其它作物株型的参数。　

拟大豆生长过程，定量化描述大豆部分器官　

根据测得大豆各类型株型品种冠层不同水平的叶量，经谐波分　

的各阶段状况，反映植株随着时间变化，茎　

析，得出上述各类株型参数，分别建立大豆各类型数学模型有　

秆、叶柄长等定量化生长，显示大豆一定的　

ＳＰ（ｓｉｎｇｌｅ　ｐｅａｋ）类，ＤＰ（ｄｏｕｂｌｅ　ｐｅａｋ）类，ＴＰ（ｔｈｒｅｅ　ｐｅａｋ）类。三　

生理特征。　

种冠性分别有代表性的品种“Ｈａｒｏｓｏｙ”、“奎宁”、“东农７３—　

株型的可视化模拟也是株型数字化设　

７３４”的叶量方程分别为：　

计的基础和最基本的研究内容。它充分体　

图１大豆　

ｙ　＝２．１８＋１．８３ｓｉｎ（　＋２６８）＋０．５１　ｓｉｎ（２ｘ＋２１７）＋　

现了计算机图形学的发展程度，采用典型的　

生长模拟截图　

０．１２ｓｉｎ（３ｘ＋３５１）＋０．０５ｓｉｎ（４ｘ＋３３８）　、　

模型构建方法，通过对大量数据进行分析，　

Ｐ＝２．７９＋１．９７ｓｉｎ（　＋３２８）＋１．７０ｓｉｎ（２　＋２５９）＋　

基于几何建模理论来进行植株器官级的模拟。模拟出的可视化　

０．３７ｓｉｎ（３ｘ＋２１３）＋０．２１　ｓｉｎ（４ｘ＋１９１）＋０．１５ｃｏｓ５ｘ　

模型既可以反映植株随时间的变化过程，也能反映植株随其他　

ｙ　＝１．３７＋０．９１　ｓｉｎ（　＋３１５）＋０．６３ｓｉｎ（２　＋２８０）＋　

因素的变化过程。所以，可视化模型能够为数字化株型设计提　

０．２９ｓｉｎ（３　＋２３９）＋０．１５ｓｉｎ（４ｘ＋７０）　

供可视化展示平台，而且提供株型育种最终目标的依据。　通过叶量方程可以计算给定高度的植株叶量，也可以结合　

消光方程计算冠层内光垂直分布。　

２影响株型因素的数字化　

２．２叶量分布数据化管理　

植株叶量信息可以用Ｆｏｕｒｉｅｒ方程进行表示，将会出现大　

生物表现型由内部基因型的遗传变异和外部环境条件的不　

量的相关数据。可以采用数据库进行数据管理和分析，方便　

遗传变异共同作用实现的，是基因变异、染色体变异、基因重组　

品种和数据的扩展。表１为“Ｈａｒｏｓｏｙ”、“奎宁”、“东农７３—　

的外在体现，如图２所示。可以说表现型是合理利用资源的依　

７３４”叶量信息数据设计。可见采用数据库的管理方式充分利　

据，是基因型和环境条件的最终研究目标，关系着作物产量的决　

用计算机存储空间和运行速度，便于可视化模拟时对数据的　

定因素之一。　

不遗传变异　

查找和调用。　

．

厂————］　

表１　叶量信息的数据库设计　

表现型　＝　基因型　＋　环境条件　

品种　叶量方程　Ｃｏ　Ｃｌ　Ｃ２　Ｃ３　Ｃ４　Ｃ５　ｌ　巾２　巾３　

Ｌ！　

Ｈａｒｏｓｏｖ　Ｆｏｕｒｉｅｒ　２．１８　１．８３　０　５１　０．１２　０．０５　０　２６８　２１７　３５１　３３８　

奎宁　Ｆｏｕｒｉｅｒ　２．７９　１．９７　１．７０　０．３７　０．２１　０．１５　３２８　２５９　２１３　１９１　

Ｌ基因重组　

７３

东农　Ｆ

ｏｕｒｉｅｒ　１．３７　０．９１　０　６３　０．２９　０．１５　Ｏ　３１５　２８０　２３９　７０　

－

７３４　

图２生物的基因型、表现型及环境条件之间的关系　

．　

在育种的发展过程中，首先注重田间栽培技术，如种植密　

２．３数据调用。实现可视化　

度、施肥灌溉等，后来逐渐认识到基因重要性，如杂交育种和转　

调用２．２节数据库中数据，结合可视化模型构建方法和模　

基因育种等。这些方法注重育种的实现手段，较少定量化研究　

型，建立新的可视化形态。并将可视化形态与实际测量的大豆　

表现型形式，虽然能达到定性化培育的目标，但较难发挥植株结　

植株进行比较，查找不足，不断地修正回归方程和可视化构建方　

构优势，无法满足精确农业定量化的要求。其根本原因是没有　

法，提高可视化逼真程度。　

将作物种植过程中的基因型和环境条件进行数字化描述，才无　

应用上述的数字化方法，同理可以进行株高、叶面积、温度、　

法对株型进行定量化描述。所以在进行数字化设计之前，要对　

光照的数字化描述，也可以建立表现型、基因型、环境条件和产　

植株表现型（茎秆长、叶片倾角、叶面积指数等）、基因型和环境　

量之间的数字化关系，为最终高光效株型的数字化设计作准备。　

条件（光照、温度、水分等）进行数字化描述，包括对各方面因素　

与产量之间相关性的数字化，实现作物生长各个阶段、外界环境　

３数字化设计流程　

和内在基因的数字化。　

可以预想，植株生长过程全面数字化需要大量数据支撑，涉　

所谓设计，就是有目的的创作行为。作物株型的数字化设　

及到数据采集、回归分析、数据管理和维护等。下面以大豆冠层　

计就是在特定条件下，结合已有的可视化模型和数字化描述，定　

叶量为例，简单介绍数字化实现过程。　

量化地创造符合特殊要求的株型。它是由数字化模拟和设计模　

２．１冠层叶量分布的数字化描述　

拟两部分组成。　

叶量分布是大豆冠层形态的整体描述，是叶面积和冠层内　

在数字化模拟部分，难点是通过采集的数据建立回归方程，　

光分布数字化等的基础。叶量方程是高光效株型设计的重要理　

然后结合农业专家的经验建立数字化模型，重点是对数据信息　

论之一。冠层叶量的垂直分布特征品种间有明显差异，该差异　

进行可视化模拟。在设计模拟部分，充分分析地区特点（光照、　

可用Ｆｏｕｒｉｅｒ级数定量反映出来。　

土壤肥力、温度等）和作物品种（早熟、抗寒、矮化品种等），进行　

Ｙ＝Ｃｏ＋Ｃｌ　ｓｉｎ（　＋　１）＋Ｃ２ｓｉｎ（２ｘ＋　２）＋　

数字化描述，选择数字化模拟部分建立的相应方程，应用到设计　

ｃ３ｓｉｎ（３　＋咖３）＋Ｇ４ｓｉｎ（４　＋　４）＋Ｃ５ｃｏｓ５ｘ　（１）　

模拟部分中，建立设计模型，并进行可视化实现得到设计结果，　

其中　为以角度表示冠层深度，Ｙ表示冠层深度为　层次单位　

为育种提供定量化的直观依据，具体流程如图３所示。　

厚度叶层内的叶量。Ｃｏ，Ｃ　一，Ｃ　与　。，　：，…，　都是与　无　

（下转第２８２页）　

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２８２　

ｌｏｒｅ—ｌｉｆｅ：Ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｅ　ｒｏｌｅ＝”马晓绛”　

计算机应用与软件　２００８盎　

［１０］ＦＥＢＳＥＬ　Ｄ．Ｏｎｔｏｌｏｇｙ—ｂａｓｅｄ　ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ［Ｊ］．ＩＥＥＥ　Ｃｏｍｐｕｔ—　

ｅｒ，２００２，３５（１１）：５６—５９．　

ｌｏｒｅ—ｅｄｕ：ｔｙｐｉｃａｌ　ｌｅａｒｎｉｎｇ　ｔｉｍｅ＝”３２０课时”　

ｌｏｒｅ—ｇｅｎ：ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ　ｌｅｖｅｌ：”３”　

［１　１］Ｍｉｋａｅｌ　Ｎｉｌｓｓｏｎ，Ｍａｔｔｈｉａｓ　Ｐａｌｍｅｒ，Ｊａｎ　Ｂｒａｓｅ．Ｔｈｅ　ＬＯＭ　ＲＤＦ　ｂｉｎｄｉｎｇ—　

ＩｄＪ１－：教学重点＝”密码技术和网络技术”　

ｒｄｆ：认知水平＝”掌握”ｒｄＬ：教学设计＝”信息安全”　

＜／ｒｄｆ：Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ＞　

ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ　ａｎｄ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ［ＥＢ／ＯＬ］．ｈｔｔｐ：／／ｋｍｒ．ｎａｄａ．ｋｔｈ．ｓｅ／　

ｐａｐｅｒｓ／ＳｅｍａｎｔｉｃＷｅｂ／．ＬＯＭＲＤＦＢｉｎｄｉｎｇ—ＡＲＩＡＤＮＥ．ｐｄｆ，２００３一Ｉ　Ｉ一　

１４．　

上例中的ｌｏｍ—ｇｅｎ：ａｇｇｒｅａｔｉｏｎ　ｌｅｖｅｌ元数据项表示学习对象　

在功能上的聚合度。当取值为１时表示知识点；取值为２时表　

［１２］Ｗ３Ｃ．ＲＤＦ　Ｐｒｉｍｅｒ　Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ［ＥＢ／ＯＬ］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｗ３．ｏｒｅ／　

ＴＲ／Ｍｆ－ｐｒｉｍｅｒ．２００４一Ｏ２—１０．　

示岗位能力概念；取值为３时表示课程群概念；取值为４时，可　

以理解成由多个课程群构成的课程体系，但这已超出了图２定　

义的框架层次。　

４结论　

在课程群框架中引入学习对象和学习设计概念，能充分发　

挥它们的优势，提高课程群知识的重用性、互操作性和教学性。　

通过采用领域本体技术建模，建立模型与实际的学习资源（包　

括教学设计文件）间逻辑映射关系，并结合ＲＤＦ、ＬＯＭ、内容包　

装规范和学习设计规范对课程群资源进行描述、封装和绑定，从　

而达到灵活机动的构建教学所需的可重用性高、互操作性好、教　

学性强、易于更新、易于组织的课程群的要求。　

将学习资源和教学设计封装在一起，使学习对象变成了名　

符其实的教师，这对解决信息环境下的多元教与学、个性化教学　

等问题提供了一种标准化途径。在《信息安全》课程群ＩＣＡＩ系　

统中应用图２模型，不仅简化了系统设计与开发工作，还体现了　

这种学习对象本身所具有的教学智能，它为学习者提供了有针　

对性的教学方法、学习素材和学习环境，像教师一样帮助学习者　

学习，同时，也提高了教学系统的开发效率和学习者的学习效　

率。　

参考文献　

［１］傅钢善，秦磊，申雪峰．我国高校网络教育现状分析［Ｊ］．中国医学　

教育技术，２００４（２）：１０２—１０６．　

［２］ＯＣＬＣ．Ｄｕｂｌｉｎ　Ｃｏｒｅ　Ｍｅｔａｄａｔａ　Ｅｌｅｍｅｎｔ　Ｓｅｔ，Ｖｅｒｓｉｏｎ　１．１［ＥＢ／ＯＬ］．ｈｔ—　

ｔｐ：／／ｄｕｂｌｉｎｅｏｒｅ．ｏｒｇ／ｄｏｅｕｍｅｎｔｓ／１９９９／０７／０２／ｄｅｅｓ／．１９９９—０７～０２．　

［３］ＣＥＬＴＳ－３．１（ＣＤ２．Ｏ）．学习对象元数据：信息模型规范［ＥＢ／ＯＬ］．　

ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｅｌｔｓｃ．ｅｄｕ．ｅｎ．２００４—０３—２３．　

［４］ＣＥＬＴＳ－９．１（ＣＤ２．０）．内容包装：信息模型规范［ＥＢ／ＯＬ］．ｈｔｔｐ：／／　

ＷＷＷ．ｅｅｌｔｓｅ．ｅｄｕ．ｅｎ．２００４—０３—２３．　

［５］ＩＭＳ　Ｇｌｏｂａｌ　Ｌｅａｒｎｉｎｇ　Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ．Ｌｅａｒｎｉｎｇ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ［ＥＢ／　

ＯＬ］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｍｓｇｌｏｂ１ａ．ｏｒｇ／ｌｅａｒｎｉｎｇｄｅｓｉｎｇ，２００３—０２—１３．　

［６］Ｊｏｈｎｓｏｎ　Ｒ　Ｔ，Ｊｏｈｎｓｏｎ　Ｄ　Ｗ．Ａｎ　Ｏｖｅｒｖｉｅｗ　ｏｆ　Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ　Ｌｅａｒｎｉｎｇ［Ａ］．　

ｉｎ　Ｊａｃｑｕｅｌｉｎｅ　Ｓ．Ｔｈｏｕｓａｎｄ，ｅｔ　ａ１．Ｃｒｅａｔｉｖｉｔｙ　ａｎｄ　Ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅ　Ｌｅａｒｎｉｎｇ：　

Ａ　Ｐｒａｃｔｉｃａｌ　Ｇｕｉｄｅ　ｔｏ　Ｅｍｐｏｗｅｒｉｎｇ　Ｓｔｕｄｅｎｔｓ　ａｎｄ　Ｔｅａｃｈｅｒｓ，Ｂａｌｔｉｍｏｒｅ：　

Ｂｒｏｏｋｅｓ　Ｐｒｅｓｓ，１９９４：３１—４４．　

［７］袁德明．混沌式教学设计与实践［Ｊ］．中国教育信息化，２００７（１５）：　

６６—６８．　

［８］路秋丽，余胜泉，面向学习对象的网络课程设计与开发［Ｊ］．中国　

电化教育，２００５（１）：７５一舳．　

［９］Ｈｉｌｇａｒｄ　Ｅ　Ｒ，Ａｔｋｉｎｓｏｎ　Ｒ　Ｌ，Ａｔｋｉｎｓｏｎ　Ｒ　Ｃ．心理学导论［Ｍ］．北京：　

北京大学出版社，１９８７：２１０—２２０．　

（上接第２７０页）　

一…一…一

数字化模拟部分…………－　．－－…一设计辘拟韶　…－　

图３数字化设计流程图　

结论　

本文充分发挥了农学、计算机图形学、植物学等学科的知识　

特点，结合虚拟植物理论和信息技术优势，将株型设计模式由定　

性化转变为定量化，并提出株型数字化设计方法。该方法能够　

有效地解决传统株型育种培育目标不精确等问题，满足精确农　

业的研究要求。但是该方法部分流程处于理论设计阶段，在以　

后研究中需要进行具体环境下株型设计，不断发现问题，进一步　

完善方法。　

参考文献　

［１］苏中滨，盂繁疆，康丽，等．基于Ａｇｅｎｔ虚拟植物模型研究．农业工　

程学报，２００５，２１（８）：ｌｌ４一ｌ１６．　

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［８］Ｐｒｚｅｍｙｓｌａｗ　Ｐｒｕｓｉｎｋｉｅｗｉｅｚ．Ａｒｉｓｔｉｄ　Ｌｉｎｄｅｎｍａｙｅｒ．Ｔｈｅ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｃ　ｂｅａｕｔｙ　

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［９］Ｎｏｒｍａｎｄ　Ｆ，Ｃｈａｄｏｅｕｆ　Ｊ，Ｈａｂｉｂ　Ｒ．Ｍｏｄｅｌｉｎｇ　Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　Ｆｌｏｗｅｒｉｎｇ．　

Ｉｎ：Ｐｌａｎｔ　Ｇｒｏｗｔｈ　Ｍｏｄｅｌｉｎｇ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｔｓ—　

ｉｎｇｈｕａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　Ｐｒｅｓｓ．２００３：７６～８４．　

［１Ｏ］Ｂａｒｔｈｅｌｅｍｙ　Ｄ．Ｂｏｔａｎｉｃａｌ　Ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ　ｆｏｒ　Ｐｌａｎｔ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　

ａｎｄ　Ｍｏｄｅｌｉｎｇ．Ｉｎ：Ｐｌａｎｔ　Ｇｒｏｗｔｈ　Ｍｏｄｅｌｉｎｇ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｐｒｏｃｅｅｄ—　

ｉｎｇｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｔｓｉｎｇｈｕａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　Ｐｒｅｓｓ，２００３：Ｉ一２Ｏ．　

４