中文摘要：

现代农林业和环境保护是国家可持续发展和西部大开发的重要组成部分。数字植物（包括数字作物和数字植被）是现代农林业和环境保护的一个主要研究对象。数字植物生长模拟的研究依靠多学科知识- - 植物学、农学、林业、数学和计算机科学，高效率建模方法和高质量可视化方法是其中最重要的科学问题。在多学科合作研究的基础上，植物生长模拟对于植物学和农林学而言就有比较高的可信度，而且这个模拟效果也是植物生长、森林发展和环境改变的一个动态的、三维的、数字化的过程。本研究在吸收现有植物结构发展和生态生理过程的计算机模拟方法的基础上，研究植物与植物之间的生长影响和阳光与水分对植物群体生长的影响。利用多尺度时空分化技术加快建模速度，以细节丰富、效果逼真而且快速的方式在三维虚拟环境中显示这个过程。在依靠空间分析与植物生长自然环境因子的获取，并与地理信息结合以后，模拟森林景观的演变过程并预测其演变趋势。

结论摘要：

数字植物是虚拟现实和现代农林业的一个主要研究对象。数字植物生长模拟的研究依靠多学科知识- - 植物学、农学、林业、数学和计算机科学，高效率建模方法和高质量可视化方法是其中最重要的科学问题。在多学科合作研究的基础上，植物生长模拟对于植物学和农林学而言就有比较高的可信度，而且这个模拟效果也是植物生长、森林发展和环境改变的一个动态的、三维的、数字化的过程。 本研究在吸收现有植物结构发展和生态生理过程的计算机模拟方法的基础上，研究植物生长随机功能－结构建模的数学机理，研究植物生长计算机模拟的加快技术，构造典型植物生长过程的数学模型，研究植物与植物之间的生长影响和环境对植物群体生长的影响。在三维离散信息的处理和识别技术的基础上，研究真实植物的冠层、叶片、主干与侧枝的几何建模方法和测量技术。研究植物形态的真实感绘制技术，研究植物几何模型的递进简化技术和压缩技术，研究模型压缩的加速技术，研究植物场景绘制的综合处理技术（基于点、线、面和图像），研究植物场景绘制的计算机硬件加速技术。项目以细节丰富、效果逼真而且快速的方式在三维虚拟环境中展现森林景观，并展示其发展过程。森林的四季变化和生长变化过程得以模拟。