一种分解模型库森林三维场景模拟方法技术

一种分解模型库森林三维场景模拟方法，属于林业科学研究中的森林可视化模拟技术领域。分解模型库构建，构建树干参数模型，构建树干三维模型库，构建枝系三维模型库；林木形态结构空间匹配点构建，确定冠形曲线、分枝仰角、分枝轮数、分枝轮位置、分枝生长个数、分枝长度、分枝基径；根据采集的数据，循环调用相关杉木属性，生成杉木形态结构空间匹配点，并匹配杉木分解模型库中的模型，动态生成杉木林分三维场景。本发明专利技术方法效果好，不仅提高了林分三维场景生成效率，而且实现了林分场景中林木形态具有一定区分度，树枝可以动态调控的特点。提高林业研究和相关教学的参与感和认知程度，能够满足基层林业应用需求。够满足基层林业应用需求。够满足基层林业应用需求。

【技术实现步骤摘要】
一种分解模型库森林三维场景模拟方法


[0001]本专利技术涉及一种分解模型库森林三维场景模拟方法，属于林业科学研究中的森林可视化模拟即计算机
，涉及到林学中林木形态结构理论及计算机科学中的可视化模拟技术。

技术介绍

[0002]森林可视化模拟是以林学理论为基础，以前沿的计算机可视化模拟技术为手段，构建符合现实规律的森林三维仿真场景，为森林经营可视化模拟提供交互对象和平台。目前森林可视化模拟根据数据获取及建模方法，大致可分为3大类：第1类是基于参数的树木三维模型构建、第2类是基于生长规则的树木三维模型构建，第3类是基于结构与功能的树木三维模型构建。
[0003]当前林木三维建模技术随着计算机图形图像学的发展已经相对成熟，但由于真实林木数据获取困难、森林环境复杂等问题，大多数方法构建的树木三维模型是一个孤立的整体，无法满足用户精细化的森林经营交互需求。将林木三维建模过程与林木所处林分环境结合起来，构建符合林分环境的，可根据分解模型动态匹配的林木三维模型是值得考虑的问题。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的不足,基于森林经理学中的树木形态结构理论，构建通用的分解模型库，基于调查数据，构建林木形态结构空间匹配点，动态匹配分解模型，提出了一种分解模型库森林三维场景模拟方法。
[0005]一种分解模型库森林三维场景模拟方法，含有以下步骤：
[0006]步骤1、分解模型库构建，构建树干参数模型，构建树干三维模型库，构建枝系三维模型库。
[0007]步骤2、林木形态结构空间匹配点构建，确定冠形曲线、分枝仰角、分枝轮数、分枝轮位置、分枝生长个数、分枝长度、分枝基径。
[0008]步骤3、根据采集的数据，循环调用相关杉木属性，生成杉木形态结构空间匹配点，并匹配杉木分解模型库中的模型，动态生成杉木林分三维场景。
[0009]本专利技术的优点是提出一种分解模型库森林三维场景模拟新方法，弥补目前森林可视化模拟中存在的林木模型同质化缺陷，为森林经营可视化模拟提供支持，为森林质量精准提升提高技术支撑。
[0010]本专利技术提出的分解模型库生成林分三维场景的方法效果较好，不仅提高了林分三维场景生成效率，而且实现了林分场景中林木形态具有一定区分度，树枝可以动态调控的特点。可以提高林业研究和相关教学的参与感和认知程度，能够满足基层林业应用需求。
附图说明
[0011]当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本专利技术以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定，如图其中：
[0012]图1为本专利技术的基于分解模型库林分三维场景模拟总体技术流程图。
[0013]图2为本专利技术的杉木纹理示意图。
[0014]图3为本专利技术的部分杉木树干三维模型库示意图。
[0015]图4为本专利技术的杉木枝系三维模型库示意图。
[0016]图5为本专利技术的杉木三维模型构建示意图。
[0017]图6为本专利技术的杉木林分三维场景示意图。
[0018]图7为本专利技术的枝系三维模型属性示意图。
具体实施方式
[0019]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0020]显然，本领域技术人员基于本专利技术的宗旨所做的许多修改和变化属于本专利技术的保护范围。
[0021]术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0022]除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0023]本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语包括技术术语和科学术语具有与所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。
[0024]为便于对实施例的理解，下面将结合做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对专利技术实施例的限定。
[0025]实施例1：如图1、图2、图3、图4、图5、图6及图7所示，一种分解模型库森林三维场景模拟方法，主要包括分解模型库构建和林木形态结构空间匹配点构建两大方面，其总体技术流程如图1所示。
[0026]操作步骤如下所示：
[0027]步骤1、分解模型库构建
[0028](1)树干参数模型构建
[0029]d＝f(D，H，h)
[0030]式中，H表示树高，D表示胸径，h表示树干某一位置的高度，d表示该高度处对应的树干直径。
[0031](2)树干三维模型库构建
[0032]使用SpeedTree植物建模软件，根据树种的树干参数模型拟合直径数据，构建树干三维模型库ShuganLib。
[0033](3)枝系三维模型库构建
[0034]基于枝系形态结构特征，考虑一级枝的分枝角、枝长和枝径，二级枝的方位角等指标构建枝系三维模型库ZhiyeLib，如表1所示。
[0035]表1枝系模型构建指标
[0036][0037]步骤2、林木形态结构空间匹配点构建
[0038](1)冠形曲线
[0039]将树冠分为上下两个部分，建立以树高、冠高、树冠最大宽度、枝下高为特征变量的幂函数冠形曲线，其表达式为：
[0040][0041]式中，h
up
、h
down
为某方向树冠宽度x对应的树冠高度；
[0042]H为树高；H
c
为冠高；
[0043]H
b
为枝下高；β1，β2为冠形指数(1＜β1＜2，1＜β2＜2)，μ1、μ2为与β1、β2的相关参数；
[0044]C
r
为树冠某方向最大宽度。
[0045](2)分枝仰角：根据具体树种统计一级枝分枝仰角规律。
[0046](3)分枝轮数：以某高度分枝间隔归为一轮，每年生长若干轮，设定分枝轮数为n；
[0047](4)分枝轮位置：以枝下高为最低点，以x为间隔，设一个分枝轮，直到距树顶不大于x为止。表达式如下：
[0048][0049]式中：Branch_Height为分枝所在轮的高度，
[0050]UBH为杉木枝下高，
[0051]Interva/为分枝轮间隔距离，
[0052]H为树高，
[0053]x为区间[0，(H
‑
x)/Interval]内的整数。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分解模型库森林三维场景模拟方法，其特征在于含有以下步骤：步骤1、分解模型库构建，构建树干参数模型，构建树干三维模型库，构建枝系三维模型库；步骤2、林木形态结构空间匹配点构建，确定冠形曲线、分枝仰角、分枝轮数、分枝轮位置、分枝生长个数、分枝长度、分枝基径；步骤3、根据采集的数据，循环调用相关杉木属性，生成杉木形态结构空间匹配点，并匹配杉木分解模型库中的模型，动态生成杉木林分三维场景。2.根据权利要求1所述的一种分解模型库森林三维场景模拟方法，其特征在于含有以下步骤：步骤1、分解模型库构建:(1)树干参数模型构建：d＝f(D，H，h)；式中，H表示树高，D表示胸径，h表示树干某一位置的高度，d表示该高度处对应的树干直径，(2)树干三维模型库构建：使用SpeedTree植物建模软件，根据树种的树干参数模型拟合直径数据，构建树干三维模型库ShuganLib，(3)枝系三维模型库构建：基于枝系形态结构特征，考虑一级枝的分枝角、枝长和枝径，二级枝的方位角等指标构建枝系三维模型库ZhiyeLib，步骤2、林木形态结构空间匹配点构建：(1)冠形曲线：将树冠分为上下两个部分，建立以树高、冠高、树冠最大宽度、枝下高为特征变量的幂函数冠形曲线，其表达式为：式中，h
up
、h
down
为某方向树冠宽度x对应的树冠高度；H为树高；H
c
为冠高；H
b
为枝下高；β1，β2为冠形指数(1&a...

【专利技术属性】
技术研发人员：张怀清，朱念福，杨廷栋，
申请(专利权)人：中国林业科学研究院资源信息研究所，
类型：发明
国别省市：