1.一种基于群体行为环境敏感的虚拟根系构建方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:采用L系统建立虚拟根系三维动态模型,预测根系在三维空间中的分布;
步骤2:构建根尖感知三维空间模型,利用根尖感知三维空间模型获取邻居环境因素和邻居根尖信息;
步骤3:确定所有根尖感知环境因素最丰富的三维区域;
步骤4:定义和计算邻居环境因素、邻居根尖信息以及根尖感知环境因素最丰富的三维区域对根系生长过程的影响量;
步骤5:结合影响量与虚拟根系三维动态模型进行虚拟根系的构建;
构建根尖感知三维空间模型,并利用根尖感知三维空间模型获取根尖邻居环境因素及邻居根尖信息,其步骤为:对根系所处三维空间按照体素V进行划分,体素V对应划分三维空间的位置L、环境E和根尖信息R;遍历预测根系在三维空间中分布的字符串String,对字符R计数,计算根尖总数为RN;以第i个根尖的所在空间位置Pi为中心点以rr为半径构建球形区域Si,其中1<=i<=RN;再以ra为半径,α为圆锥角,以第i个根尖生长方向Di为轴线方向构建锥形区域Ci,其中ra>rr;遍历根尖i,计算区域Si所包含的体素集合Si,V及邻居根尖集合Si,R,计算区域Ci所包含的体素集合Ci,V及邻居根尖集合Ci,R;
确定所有根尖感知环境因素中最丰富的三维区域,其步骤为:采用体素集合Si,V和Ci,V确定第i个根尖的生长空间Vi,V可表示为:Vi,V=Ci,V-(Ci,V∩Si,V);
确定生长空间Vi,V中已有的根尖集合Vi,R=Ci,R-(Ci,R∩Si,R);
设定第i个根尖感知环境因素丰富度F(i)为: 其中,V{E}表示体素V中的环境因素E;
计算所有根尖所感知环境因素最丰富区域的根尖标识为:F(max_i)=max{F(0),F(1),...,F(RN)};
确定所有根尖感知环境因素中最丰富的三维区域Vmax=Vmax_i,V。
2.根据权利要求1所述的基于群体行为环境敏感的虚拟根系构建方法,其特征在于,建立虚拟根系三维动态模型,预测根系在三维空间中的分布的过程是:初始根系生长状态;依据单根自相似的结构,用L文法中的字符表示虚拟根系的器官,用L文法中的产生式表示虚拟根系的生长规则,其中,根尖为R,根尖生长方向为D;控制根系生长过程;经过产生式迭代产生预测根系在三维空间中分布的字符串String。
3.根据权利要求1所述的基于群体行为环境敏感的虚拟根系构建方法,其特征在于,定义和计算邻居环境因素、邻居根尖信息以及根尖感知环境因素最丰富的三维区域对根系生长过程的影响量,其步骤为:根尖集合Si,R对第i个根尖的生长朝向影响量为:
根尖集合Ci,R对第i个根尖的生长朝向影响量为:
计算第i个根尖生长空间Vi,V中环境因素最丰富的体素V对生长朝向影响量为:
其中,V{L}表示体素V对应的三维空间的中心位置L;
计算根系感知感知环境因素中最丰富的三维区域Vmax的质心Q对第i个根尖生长朝向影响量为:
4.根据权利要求3所述的基于群体行为环境敏感的虚拟根系构建方法,其特征在于,结合所述影响量与虚拟根系三维动态模型进行虚拟根系构建的方法是:第i个根尖的生长方向为: 其中,w0,w1,w2,w3,w4为各因素影响量权重因子;由所有根尖的生长方向 确定虚拟根系的构建。