该研究结合国家863课题,以虚拟植物生长研究为主线,以农业生产实际为背景,深入探讨了虚拟植物生长建模及其与农业智能系统的集成问题.研究的主要内容和取得的一些创新性成果主要集中在以下几个方面:植物学家定义的二十三种植物构造模型能够精确描述植物形态结构的连续变化特点.该文在对这些植物构造模型及相关植物学研究的基础上,提出一种植物形态建模方法.该方法可以概括为两个步骤:使用构造模型建立植物的拓扑结构和几何结构,然后使用计算机图形学技术渲染植物的三维结构,以获得理想的三维植物图形.该文提出的这种方法,能够逼真地模拟大多数植物的外形结构,可以交互地进行植物形态的三维布局设计.作为一种植物形态发生模型,这种建模思想,有助于促进以植物为对象的自然景物模拟方法的进一步发展和完善.植物体的特有结构为发展可复用的植物组件提供了可能.在植物三维建模模型中引入了组件技术,将不同的植物器官、拓扑结构描述模型、渲染算法等做成不同的组件,在软件的指引下,用户通过交互,采用组装技术,能够方便地生成各种美丽的植物图形.为模拟农作物的真实生长过程,可视化显示不同生理生态因素下农作物的生长发育状况,研究了植物的结构-功能反馈机制,在此基础上总结了建立虚拟植物生长模型的一般过程.以温室番茄为例,在生长单元的水平上建立了基于积温因子的虚拟番茄生长模型,从生理功能和形态结构相互影响的角度模拟了不同温室温度下番茄的生长状况和生长过程.针对目前对虚拟植物生长模型的评价缺少通用的、可量化的有效手段,提出一种"主—客观综合评价"方法用于虚拟植物生长模型的有效性确认.该文研究了虚拟植物生长模型与农业智能系统知识模型的集成机制,利用植物的生理生态模型辅助专家系统决策,可视化地表达专家系统的决策结果.在原有智能系统结构的基础上,提出一种基于虚拟植物生长模型的新型智能系统框架结构.在此基础上,采用雄风专家系统开发平台XF6.1,以温室番茄生产管理为实例,设计开发了基于虚拟生长模型的温室番茄栽培管理专家系统.基于二十三种构造模型的植物形态建模方法,设计开发了相应的植物建模软件VPG-1.在此基础上,初步探讨了VPG1.0与XF6.1的集成机制.