植物生长模拟模型是定量化研究植物的生长规律的重要手段,其研究在农林研究、绿化景观设计、教育、娱乐、商业等领域有着重大的应用前景和实用价值。基于结构-功能模型是一种主要的植物建模方法,生物量的分配是其构建的一个难点,到目前为止仍没有一种被广泛接受的方法,本文以此为出发点对植物建模进行了探讨。 从植物建模的数学分析到实现依次进行了研究。首先,依据植物生物学的基本原理,以生长单元周期为观察时间尺度,以植物器官的生物量和几何特征作为模型变量,建立了一种植物生长模拟模型；以L-系统建模植物的拓扑结构,并采用贝塞尔曲线技术对器官进行拼接绘制；其次,研究分析了植物的结构-功能模型的数学行为,包括模型参数对植物生长与结构的影响规律；随后主要讨论了模型中生物量的分配,对源-库模型进行了扩展,提出了平衡机制驱动的源-库-池模型；模型参数的确定,模型外部的参数,如叶片的厚度等几何造型参数,可由实验测量数据直接确定,而模型的功能参数属于内部隐含参数,由于机理复杂,以用户指定的交互式图形曲线函数方式确定,实践证明上述方法是有效的；最后,以Visual C++为工具,采用面向对象的程序设计方法,设计完成了集植物生长模拟和分析功能于一体的植物生长软件Plant。软件提供图形、曲线和文本等方式显示植物生物量的生产与分配以及植物结构的动态生长过程,可方便地调整模型隐含参数初值和目标项目的选择。 本文围绕源-库-池分配模型,结合功能-结构模型和L-系统进行植物的仿真建模,在此基础上开发了植物虚拟生长软件Plant,并对实验结果进行了一系列的分析与比较,证明了源-库-池方案在底层构造的有效性。