農(nóng)作物生長模型與可視化研究
主要完成單位：廣東省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)經(jīng)濟與農(nóng)村發(fā)展研究所、、華南農(nóng)業(yè)大學
主要人員：夏寧、朱同林、甘陽英、萬忠、洪建軍、朱桂芝、閆敏杰、鄭業(yè)魯、曾慶茂、段洪洋、徐小紅、劉嘉、李向偉、林偉君、梁俊芬
項目起止時間：2008-09-21—2012-12-31
獲獎級別：2013年度廣州市科學技術(shù)進步二等獎
授獎單位：廣州市人民政府
獲獎時間：2015-05
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?主 要 內(nèi) 容
1、關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點
? ? ? 本項目主要研究基于田間數(shù)據(jù)的廣東省特色農(nóng)作物（柑橘、菜心、芥藍等）生長發(fā)育過程數(shù)字建模和可視化技術(shù)、作物理想株型設(shè)計和調(diào)控方法。關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點包括：
（ 1）發(fā)展了基于隨機過程理論的作物三維建模技術(shù)體系。提出了分枝隨機模型、坐果模型和器官形態(tài)描述模型的方法。率先利用果樹坐果模型來研究果樹的果實分布特性，建立了基于隨機過程的果樹理論產(chǎn)量均值與方差的計算方法。對作物的理想株型進行三維數(shù)字化設(shè)計，為作物栽培、選育提供目標參考。
（ 2）提出了菜心、芥藍的結(jié)構(gòu)模型和生長發(fā)育動態(tài)模型的建模策略。建立了基于激光掃描數(shù)據(jù)（散亂數(shù)據(jù)）的作物形態(tài)靜態(tài)快速建模算法、動態(tài)連接方法及形態(tài)圖形動畫顯示技術(shù)。開發(fā)了一套基于模型耦合的數(shù)字可視化作物生長系統(tǒng)。提高了模型在科學研究和實際應(yīng)用中的可行性。
（ 3）發(fā)明了基于表面數(shù)據(jù)的植物枝體三維形態(tài)建模系統(tǒng)，能快速、高效、低成本制備作物數(shù)字化模型；通過研究數(shù)字作物理想株型發(fā)育過程的規(guī)律，基于植物生長的內(nèi)源調(diào)控機制，發(fā)明了植物生長延緩制劑和延長綠色期的肥料，能抑制新枝徒長，增加葉綠體的穩(wěn)定性，提高光合效率，增加作物產(chǎn)量，提高農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)。
2、應(yīng)用情況
? ? ? 本成果增進了田間尺度下作物栽培生理生態(tài)知識，為快速設(shè)計作物數(shù)字化模型、農(nóng)業(yè)技術(shù)虛擬培訓、虛擬科學實驗以及作物育種應(yīng)用提供了技術(shù)支撐，目前已經(jīng)在 15家廣州市屬企業(yè)和單位及 1家省外科研機構(gòu)推廣應(yīng)用，用戶數(shù)約 8000人。通過使用本成果中的軟件系統(tǒng)，為這些企業(yè)節(jié)約了時間、提高了效率，節(jié)省了成本。同時由于本成果的應(yīng)用減少了資源消耗，減少了農(nóng)藥使用率，保護了農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)生了良好的社會效益。
3、知識產(chǎn)權(quán)情況
? ? ? 目前本成果已經(jīng)獲得國家授權(quán)發(fā)明專利 3項，軟件著作權(quán) 4項。發(fā)表了相關(guān)學術(shù)論文 19篇，參與編寫外文專著 1部。