现代设施农业的进一步发展需要基于作物生长规律的生长过程模拟的支持。近年来,由诸多学科交叉而迅速发展起来的虚拟植物模型,为作物生长模拟的发展开辟了新的道路。其中,植株拓扑结构发展过程的模拟是实现虚拟植物模型的关键技术之一。 为了能够客观有效地模拟真实的植物生长过程,将来应用于农林业研究,本文采用L-系统方法,结合植物的生长机理,对植物生长过程中受到内、外因素的影响进行了模拟研究。 基于植物形态的分形特征,研究了L-系统方法用于模拟植物的表达机制,对DOL-系统、随机OL-系统、参数L-系统、语义相关L-系统等各种常用形式进行了比较系统的研究,分析了它们各自的表达特点,为将L-系统方法用于模拟植物生长准备了基础。 在将L-系统方法用于模拟植物生长方面,结合植物的生长机理,着重研究了通过参数L-系统和语义相关L-系统方法来表达植物生长过程中的一些影响因素,实现了对植物趋光生长、顶端优势、剪枝掐尖、遭受虫害以及体内营养物质分配等过程的模拟。 鉴于L-系统用于模拟植物生长时其产生式规则难以建立的事实,提出了基于语言描述并运用模糊推理来建立产生式规则的构造方法。该方法基于对植物生长的语言描述,将植物生长的阶段特征进行量化,构造出模糊集,并通过模糊推理来得到L-系统的产生式规则,为将L-系统用于模拟植物生长提供了一种新的产生式构造方法。