[發明專利]一種基于虛擬模型的水稻封行時間計算方法

在審

• 申請號: 201711078014.5
• 申請日: 2017-11-06
• 公開（公告）號: CN107945041A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 丁維龍;謝濤;徐巖;徐利鋒
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G06Q50/02
• 分類號: G06Q50/02;G06F17/50
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司33241
• 代理人: 王利強

技術領域

本發明涉及一種基于虛擬模型的水稻封行時間計算方法，該方法 適用于田間水稻群體封行時間的確定。

技術背景

虛擬植物模型是利用計算機技術在計算機中生成的真實植物的虛 擬模型。利用虛擬植物模型，不僅可以真實的再現自然景觀、生成游 戲場景、制作影視動畫、構建園林規劃等，還可以利用植物的生理結 構模型，可視化表達植物動態的生長過程，從而對主要生產環節進行 動態調控，為農林業的生產服務。虛擬植物在諸多領域都表現出了較 好的應用前景，無論從科學還是技術的角度，虛擬植物的研究都是重 要且極具挑戰性的研究方向。

封行是農業上分析作物群體間受光狀況的一個重要概念，讓大田 適時封行對優化水稻的栽培具有重要意義。由于我國的水稻種類繁 多，不同種類水稻的優良特性在適宜的生態環境和合理的栽培條件下 才能充分表現出來。目前生產上封行時間的確定，大多根據種植經驗 及田間試驗確定，耗時且工作繁瑣，不能快速地針對不同的株型選擇 適合其生長的種植方案。

基于水稻的虛擬模型，從種植株距影響植株間葉片光照吸收的角 度，將農業上植株封行的概念與植株葉片面積之間建立定量的聯系， 提出一種不同株距下水稻群體封行時間的計算方法，為實際水稻種植 株距的優化提供參考。

發明內容

為了克服目前農業上封行時間的確定大多根據種植經驗及田間試 驗確定，耗時且工作繁瑣，不能快速地針對不同的株型選擇適合其生 長的種植方案的問題，本發明提出了一種基于虛擬模型的水稻封行時 間計算方法，該方法根據農學相關理論，結合本文提出的葉面積計算 方法對農業上封行的概念進行量化，基于虛擬水稻模型，可以快速計 算出當前種植株距下植株的封行時間。

本發明為了解決上述技術問題提供的技術方案為：

一種基于虛擬模型的水稻封行時間計算方法，利用虛擬水稻模 型，構建出水稻群體的生長場景，將農業上植株封行的概念與相鄰植 株相交區域葉面積之間的關系，計算植株群體的封行時間，其中，所 述的基于虛擬水稻模型的相鄰植株相交區域葉面積的計算包括以下步 驟：

(1.1)對于兩株相鄰的水稻，獲取當前時刻兩株水稻的株型參數， 包括水稻rice1的莖的數量StemNun1，第i個莖包含的葉片數量 LeafNum1[i]，水稻rice2的莖的數量StemNum2，第j個莖包含的葉片 數量leafNum2[j]；

(1.2)遍歷植株rice1和植株rice2的每個莖上的所有葉片，判斷處 于相交區域的葉片段，并計算兩株植株相交部分葉片面積的大小。

(1.3)計算植株rice1和植株rice2相鄰區域內的所有葉片的葉面積 和；

所述基于虛擬模型的封行時間計算方法包括以下步驟：

(2.1)計算兩株植株相交部分面積占左右兩株植株在行間的總葉面 積的百分比P_n：

(2.2)計算水稻群體每處相交部分對應的百分比P_n的值，令當P_n的值大于相交部分面積占相交區域總葉面積的臨界值p₀時，認為兩株 植株相交并且遮擋了行間的地面；當水稻群體中遮擋地面的相鄰植株 的數量超過90％時，認為該區域已經封行，p₀的值可以根據不同的株 型進行設定。

進一步，所述步驟(1.1)中，水稻模型的構建基于田間試驗獲取的 真實結構參數，葉片和莖的空間位置及葉面積大小反應出真實水稻植 株的特點。

更進一步，所述步驟(1.2)中，所述相交區域包含葉片段和葉面積 的計算包括下列操作內容：

(1.2.1)分別確定兩株植株在相鄰區域內投影長度最長的葉片的投 影點a和點b；

(1.2.2)遍歷植株rice1和rice2的每個莖的每個葉片，計算投影落 在區間a和b之間的葉片段的葉面積之和。

再進一步，所述步驟(2.2)中，相交部分面積占左右兩株植株在行 間的總葉面積的百分比臨界值p₀，根據農業上葉片光照吸收狀況與交 錯葉片間互相遮擋的關系確定。

本發明的有益效果表現在：

1)本發明利用虛擬水稻模型來模擬真實水稻的生長過程，將水稻 葉面積與農業上水稻的封行時間進行結合，在計算機中完成對水稻封 行時間的計算。

2)利用虛擬水稻模型來模擬真實水稻的生長，可以較為快速的計 算出水稻群體的封行時間，為大田封行時間的確定提供一定參考。

附圖說明