CN117173367A - 基于Rhino的动态园林植物构件库建立方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于Rhino的动态园林植物构件库建立方法及设备，包括：选择和运用相应异速生长函数，计算随树龄变化的树木形态和体积，并联动Rhino软件进行生长模型构建及生长模拟，形成动态植物模型；采集真实场景中对应植物的四季全景图像，根据四季全景影像对动态植物模型进行四季模式赋予，形成四季动态植物模型；筛选获取不同植物种类的参数化属性信息；并将获取的不同植物种类的参数化属性信息添加至相应的动态植物模型中；对动态植物模型进行命名分类后，将模型上传至相应的植物构件库中进行更新管理。本发明能够准确、直观、生动的反应植物生物信息，将生长属性直接动态的体现在三维模型本身上，以植物全生长周期进行快速建模。
Description
技术领域
本发明涉及园林植物构件库建立技术领域，具体涉及基于Rhino的动态园林植物构件库建立方法及设备。
背景技术
风景园林BIM技术是创建并利用数字化模型对风景园林工程项目的设计、建造和运维全过程进行管理和优化的过程、方法和技术。风景园林信息模型以“BIM”技术为基础，但有明显区别，主要表现在：行业独立性(风景园林行业相对于建筑行业具有独立性，建筑信息模型统一标准无法套用)、数据开放性(风景园林数据来源多样，包括无人机采集，大数据抓取等)、尺度多元性(风景园林信息横跨多个尺度，需要进行分层构建)、元素特殊性(风景园林构成要素具有生命特征，具有动态属性)。
在资源库搭建方面，风景园林信息BIM与建筑BIM最大的区别点在于园林植物构件库的搭建上。一方面园林植物不仅具有三维几何属性，例如：胸径、冠幅、高度等几何信息，另外一方面，更重要在于其生命属性方面：季节变化(色叶、开花、结果、落叶等动态交替)、属性生长(胸径、冠幅、高度、土球等参数动态生长变化)。而生命属性的赋予及动态体现无论是在三维正向设计、碰撞检查、施工建造还是后期运维养护均起到举足轻重的核心作用，这也是决定风景园林BIM技术能否真正发挥其作用价值关键技术要点，因此构建动态园林植物构件库相关技术及成果应用显得十分迫切及必要。
现有技术已有BIM应用软件(例如：Revit、Lumion、Sketchup)提供的乔木模型多为RPC或高精度3D模型等三维植物模型资源库成果。模型资源库的构建过程着重于表达美感及特定效果展示，是一个静态的模型资源库构建过程，仅仅体现了某一特定季节、特定时间的植物几何和外观属性，对于植物核心生命属性方面展示十分局限。虽然可能包含一定附加生物属性，但也仅限于简短文字抽象表达，无法准确、直观、生动的反应植物生物信息，更加无从将生长属性直接动态的体现在三维模型本身，对于相关使用人员来说价值十分局限。例如，在生长碰撞检查、季节效果轮替展示、生长后期养护运维等风景园林BIM的技术优势和功能根本无从真正应用。
本质上来讲，现有阶段园林植物三维模型库建立技术并未真正结合风景园林学科特点，并未将三维植物模型与植物生物属性信息进行科学有机结合，这十分不利于相关人员对风景园林信息模型进行有效的使用，并未真正将BIM技术特点及价值发挥出来，甚至可以说至少在风景园林板块，现有三维植物构件库建立技术并未实现真正数字化。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术基于BIM应用软件(例如：Revit、Lumion、Sketchup)提供的乔木模型多为RPC或高精度3D模型等三维植物模型资源库成果。而模型资源库的构建过程着重于表达美感及特定效果展示，是一个静态的模型资源库构建过程，仅仅体现了某一特定季节、特定时间的植物几何和外观属性，对于植物核心生命属性方面展示十分局限，而无法准确、直观、生动的反应植物生物信息，更加无从将生长属性直接动态的体现在三维模型本身，且建模耗时费力，不能以植物全生长周期进行快速建模。
本发明目的在于提供基于Rhino的动态园林植物构件库建立方法及设备，提出一种基于胸径、冠幅、高度、季相、根系构型与生长功能的多边形网格或NURBS曲面建模方法构建BIM乔木动态构件库模型。植物构件库模型规格及形态可通过生长参数进行动态调整，并根据树龄和反映环境限制因子的值来反映其变化。所包含的数据和参数数量随后期设计阶段所需的LOD(详细层级)及专业实践的具体要求而增加。本发明方法能够准确、直观、生动的反应植物生物信息，将生长属性直接动态的体现在三维模型本身上，以植物全生长周期进行简单快速建模。
本发明通过下述技术方案实现：
第一方面，本发明提供了基于Rhino的动态园林植物构件库建立方法，该方法包括：
步骤S1，选择和运用相应异速生长函数，计算随树龄变化而变化的树木形态和体积，并联动Rhino软件参数化建模功能，进行生长模型构建及生长模拟，形成动态植物模型；其中，Rhino软件即是Rhinoceros软件；
步骤S2，采集真实场景中对应植物的四季全景图像，并根据四季全景影像对动态植物模型进行四季模式赋予，形成四季动态植物模型；
步骤S3，根据四季动态植物模型，筛选获取不同植物种类的参数化属性信息；并将获取的不同植物种类的参数化属性信息添加至相应的动态植物模型中；
步骤S4，对动态植物模型进行命名分类后，将动态植物模型上传至相应的植物构件库中进行更新和管理，最终形成具有三维动态植物构件库文件。
进一步地，步骤S1具体包括以下子步骤：
步骤S101，选择Chen-Richards模型作为乔木高度生长函数，采用乔木高度生长函数进行生长模拟；乔木高度生长函数的公式为：h(t)＝h_max*[1-exp(-k*t/
(d1^(d1/(d1-1)))^(1/(1-d1)))]，其中，h(t)表示树木在时间t时的高度；h_max是树木的生长极限高度；k、d1和t是乔木高度生长函数的三个参数；k为控制树木的生长速度的参数；d1为一个形状参数，反映了树木生长速度的变化；t为时间参数，以年为单位，比如一年生、两年生、三年生；
步骤S102，选择H-D关系模型(Height-Diameter Relationship Model)作为植物胸径生长函数，采用植物胸径生长函数进行生长模拟；植物胸径生长函数的公式为：d2＝a1+b1*ln(H)，其中，d2表示树木的胸径，H表示树木的高度，a1和b1均为常数；
步骤S103，选择冠幅幂指数模型作为植物冠幅生长函数，采用植物冠幅生长函数进行生长模拟；植物冠幅生长函数的公式为：C＝a2×H^b2，其中，C表示树冠的直径；a2和b2是需要根据实测数据拟合得出的常数；H表示树木的高度；
步骤S104，选择土球幂指数模型作为植物土球生长函数，采用植物土球生长函数进行生长模拟；植物土球生长函数的公式为：RB＝a3*exp(b3*H)，其中，RB表示乔木的土球，a3和b3是需要根据实测数据拟合得出的常数，H表示树木的高度；
步骤S105，利用Python爬虫代码，将步骤S101、S102、S103、S104中各生长函数与Rhino中参数化工具grasshopper进行关联，实现参数化的动态植物模型。
进一步地，参数d1可以反映树木的生长特性，参数d1的取值范围为0.5～1，当d1＝0.5时，乔木高度生长函数退化为指数增长模型；当d1＝1时，乔木高度生长函数退化为线性增长模型。
进一步地，步骤S2具体包括以下子步骤：
步骤S201，采集对应乔木四季360°真实图像资料，并建立相应资料库；
步骤S202，根据相应资料库，在春、夏、秋、冬四季不同模式下，分别从树叶、开花、结果三维度进行季相模型优化，得到四季动态植物模型。
进一步地，步骤S202包括以下子步骤：
步骤S203，在树叶维度，从常绿和落叶进行两级分类，落叶按照色叶乔木颜色情况，对红色系、黄色系、紫色系和其他色系进行相应的季相颜色优化赋予；再增加隐藏树叶模式(即落叶模式)，实现植物模型中树叶的季相模拟优化；
步骤S204，在开花维度，依据乔木开花与否进行选择判断，若开花，则需进行开花模式赋予并增加花朵三维模型，同步赋予影藏花朵模式(即凋零模式)，实现植物模型开花的季相模拟优化；若不开花，则不进行开花模式赋予；
步骤S205，在结果维度，依据乔木结果与否进行选择判断，若结果，则需进行结果模式赋予并增加果实三维模型，同步赋予影藏果实模式(即成熟模式)，实现植物模型结果的季相模拟优化；若不结果，则不进行挂果模型赋予。
进一步地，步骤S3包括以下子步骤：
步骤S301，利用Python爬虫爬取资源库中与乔木相关的生长文字信息和/或动态生长三维动画视频；并根据需求设置条件，自动筛选符合的动态生长三维动画视频，并将筛选后的动态生长三维动画视频传输至相应数据库；
步骤S302，在动态植物模型中添加不同乔木生物属性信息，乔木生物属性信息包括名称、规格参数、生长喜好、种植养护要求等核心生物参数信息；
步骤S303，对于真实乔木影像图片信息，采用Python图文爬虫爬取资源库所有描述该植物图片文字信息，并根据需求设置条件，自动筛选符合的植物图片文字描述，并将筛选后的图片文字描述传输至相应数据库。
进一步地，步骤S4包括以下子步骤：
步骤S401，对于整体植物构件库框架按照七级分类法的不同级别体系进行逐一细分分类系统构建；七级分类法划分的不同级别体系包括界、门、纲、目、科、属、种；
步骤S402，按照中文名及拉丁名，对每一种类植物构件库进行逐一命名；
步骤S403，每一种类植物构件库进行命名后，需按照设计需求进行个性化贴标签标注，个性化贴标签标注包括落叶、常绿、喜阳、喜荫、耐旱、耐寒及喜水等设计标签标注；
步骤S404，按照S401步骤中七级分类法将命名及标注后的植物三维族库，进行对应一一入库，形成正式版族库。
第二方面，本发明又提供了基于Rhino的动态园林植物构件库建立系统，其特征在于，该系统使用上述的基于Rhino的动态园林植物构件库建立方法；该系统包括：
动态植物模型形成单元，用于选择和运用相应异速生长函数，计算随树龄变化而变化的树木形态和体积，并联动Rhino软件参数化建模功能，进行生长模型构建及生长模拟，形成动态植物模型；
四季动态植物模型形成单元，用于采集真实场景中对应植物的四季全景图像，并根据四季全景影像对动态植物模型进行四季模式赋予，形成四季动态植物模型；
筛选及添加信息单元，用于根据四季动态植物模型，筛选获取不同植物种类的参数化属性信息；并将获取的不同植物种类的参数化属性信息添加至相应的动态植物模型中；
更新和管理单元，用于对动态植物模型进行命名分类后，将动态植物模型上传至相应的植物构件库中进行更新和管理。
第三方面，本发明又提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述的基于Rhino的动态园林植物构件库建立方法。
第四方面，本发明又提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的基于Rhino的动态园林植物构件库建立方法。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明基于Rhino的动态园林植物构件库建立方法及设备，提出一种基于胸径、冠幅、高度、季相、根系构型与生长功能的多边形网格或NURBS曲面建模方法构建BIM乔木动态构件库模型。植物构件库模型规格及形态可通过生长参数进行动态调整，并根据树龄和反映环境限制因子的值来反映其变化。所包含的数据和参数数量随后期设计阶段所需的LOD(详细层级)及专业实践的具体要求而增加。本发明方法能够准确、直观、生动的反应植物生物信息，将生长属性直接动态的体现在三维模型本身上，以植物全生长周期进行简单快速建模。
2、本发明基于Rhino的动态园林植物构件库建立方法及设备，每一植物三维模型均通过相应异速生长函数计算随树龄变化而变化的树木形态和体积，并通过Python代码直接连接Rhino软件中grasshopper插件实现参数化建模，建模过程可通过控制树龄变量进行不同年龄模型模拟控制，真正实现植物模型动态生长模拟，彻底解决现有植物模型始终为单一静态模型的弊端，并能正在体现其生命生长属性。
3、本发明基于Rhino的动态园林植物构件库建立方法及设备，每一种植物无论从高度、冠幅、还是胸径、土球等核心外观形状和尺寸均采用相对严谨科学的函数模型生成，与环境中真实植物匹配度高且更加科学合理，科学高效解决现有三维植物模型与现实植物匹配度低难点；
4、本发明基于Rhino的动态园林植物构件库建立方法及设备，由于植物采用参数化建模插件grasshopper实现，无论是建模过程中还是完成后修改工作都十分便捷，仅通过参数调节控制即可，修改十分高效便捷及具有开放性，十分有利于面向社会相关人员大面积推广使用；
5、本发明基于Rhino的动态园林植物构件库建立方法及设备，由于植物构件库为三维动态模型，使得对应景观模型无论是在前期规划设计的方案模型汇报、生长效果展示、还是中期施工建造过程中碰撞检查、科学种植，以及后期运维阶段的模拟生长、动态养护、远期效果展示等方面能极大的发挥现有静态模型无法比拟的优势和特点。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明基于Rhino的动态园林植物构件库建立方法流程图；
图2为本发明实施例1Chen-Richards函数与grasshopper进行关联建模示意图；
图3为本发明实施例1植物构件库四季模式优化系统示意图；
图4为本发明实施例1乌桕乔木秋季动态生长效果示意图；
图5为本发明实施例1动态植物构件库数模分离模式示意图；
图6为本发明基于Rhino的动态园林植物构件库建立系统结构框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
基于现有技术基于BIM应用软件(例如：Revit、Lumion、Sketchup)提供的乔木模型多为RPC或高精度3D模型等三维植物模型资源库成果。而模型资源库的构建过程着重于表达美感及特定效果展示，是一个静态的模型资源库构建过程，仅仅体现了某一特定季节、特定时间的植物几何和外观属性，对于植物核心生命属性方面展示十分局限，虽然可能包含一定附加生物属性，但也仅限于简短文字抽象表达，并无法准确、直观、生动的反应植物生物信息，更加无从将生长属性直接动态的体现在三维模型本身，且建模耗时费力，不能以植物全生长周期进行快速建模，对于相关使用人员来说价值十分局限。例如，在生长碰撞检查、季节效果轮替展示、生长后期养护运维等风景园林BIM的技术优势和功能根本无从真正应用。
因此，本发明设计了基于Rhino的动态园林植物构件库建立方法及设备，提出一种基于胸径、冠幅、高度、季相、根系构型与生长功能的多边形网格或NURBS曲面建模方法构建BIM乔木动态构件库模型。植物构件库模型规格及形态可通过生长参数进行动态调整，并根据树龄和反映环境限制因子的值来反映其变化。所包含的数据和参数数量随后期设计阶段所需的LOD(详细层级)及专业实践的具体要求而增加。本发明方法能够准确、直观、生动的反应植物生物信息，将生长属性直接动态的体现在三维模型本身上，以植物全生长周期进行简单快速建模。
实施例1
如图1所示，本发明基于Rhino的动态园林植物构件库建立方法，该方法包括：
步骤S1，选择和运用相应异速生长函数，计算随树龄变化而变化的树木形态和体积，并联动Rhino软件参数化建模功能，进行生长模型构建及生长模拟，形成动态植物模型；其中，Rhino软件即是Rhinoceros软件；
具体地，步骤S1具体包括以下子步骤：
步骤S101，选择Chen-Richards模型作为乔木高度生长函数，采用乔木高度生长函数进行生长模拟；乔木高度生长函数的公式为：h(t)＝h_max*[1-exp(-k*t/
(d1^(d1/(d1-1)))^(1/(1-d1)))]，其中，h(t)表示树木在时间t时的高度；h_max是树木的生长极限高度；k、d1和t是乔木高度生长函数的三个参数；k为控制树木的生长速度的参数；d1为一个形状参数，反映了树木生长速度的变化；t为时间参数，以年为单位，比如一年生、两年生、三年生；
乔木高度生长函数的特点是可以描述树木生长速度随着树龄的增长而逐渐减缓的情况。其中，参数d1可以反映树木的生长特性，参数d1的取值范围为0.5～1，当d1＝0.5时，乔木高度生长函数退化为指数增长模型；当d1＝1时，乔木高度生长函数退化为线性增长模型。
步骤S102，选择H-D关系模型(Height-Diameter Relationship Model)作为植物胸径生长函数，采用植物胸径生长函数进行生长模拟；植物胸径生长函数的公式为：d2＝a1+b1*ln(H)，其中，d2表示树木的胸径，H表示树木的高度，a1和b1均为常数；
H-D关系模型是森林学中最常用的经验模型之一，其优点在于简单、易于理解和应用，而且对于大多数树种都是适用的。
步骤S103，选择冠幅幂指数模型作为植物冠幅生长函数，采用植物冠幅生长函数进行生长模拟；植物冠幅生长函数的公式为：C＝a2×H^b2，其中，C表示树冠的直径；a2和b2是需要根据实测数据拟合得出的常数；H表示树木的高度；
步骤S104，选择土球幂指数模型作为植物土球生长函数，采用植物土球生长函数进行生长模拟；植物土球生长函数的公式为：RB＝a3*exp(b3*H)，其中，RB表示乔木的土球，a3和b3是需要根据实测数据拟合得出的常数，H表示树木的高度；
步骤S105，利用Python爬虫代码，将步骤S101、S102、S103、S104中各生长函数与Rhino中参数化工具grasshopper进行关联，实现参数化的动态植物模型。如图2所示，图2为Chen-Richards函数与grasshopper进行关联建模示意图。
步骤S2，采集真实场景中对应植物的四季全景图像，并根据四季全景影像对动态植物模型进行四季模式赋予，形成四季动态植物模型；
具体地，步骤S2具体包括以下子步骤：
步骤S201，采集对应乔木四季360°真实图像资料，并建立相应资料库；
步骤S202，根据相应资料库，在春、夏、秋、冬四季不同模式下，分别从树叶、开花、结果三维度进行季相模型优化，得到四季动态植物模型。
如图3所示，图3为植物构件库四季模式优化系统示意图；
步骤S202包括以下子步骤：
步骤S203，在树叶维度，从常绿和落叶进行两级分类，落叶按照色叶乔木颜色情况，对红色系、黄色系、紫色系和其他色系进行相应的季相颜色优化赋予；再增加隐藏树叶模式(即落叶模式)，实现植物模型中树叶的季相模拟优化；
步骤S204，在开花维度，依据乔木开花与否进行选择判断，若开花，则需进行开花模式赋予并增加花朵三维模型，同步赋予影藏花朵模式(即凋零模式)，实现植物模型开花的季相模拟优化；若不开花，则不进行开花模式赋予；
步骤S205，在结果维度，依据乔木结果与否进行选择判断，若结果，则需进行结果模式赋予并增加果实三维模型，同步赋予影藏果实模式(即成熟模式)，实现植物模型结果的季相模拟优化；若不结果，则不进行挂果模型赋予。
例如，图4为乌桕乔木秋季动态生长效果示意图；图5为动态植物构件库数模分离模式示意图。具体地，图5实则展示植物构件的逻辑，即数模分离，也就是BIM模型中关于几何精度及信息深度要求的具体体现：
几何精度本构建方法通过动态构建的方法展示1、2、3、4、5、10、15等树龄的外形轮廓并同步叠加季相展示，形成精准的外形几何模型轮廓。
参数化信息则通过与该植物相匹配的文字、照片、视频等方式进行赋予或贴标签，形成数模构件复合体。
步骤S3，根据四季动态植物模型，筛选获取不同植物种类的参数化属性信息；并将获取的不同植物种类的参数化属性信息添加至相应的动态植物模型中；
具体地，步骤S3包括以下子步骤：
步骤S301，利用Python爬虫爬取资源库中与乔木相关的生长文字信息和/或动态生长三维动画视频；并根据需求设置条件，自动筛选符合的动态生长三维动画视频，并将筛选后的动态生长三维动画视频传输至相应数据库；
步骤S302，在动态植物模型中添加不同乔木生物属性信息，乔木生物属性信息包括名称、规格参数、生长喜好、种植养护要求等核心生物参数信息；
步骤S303，对于真实乔木影像图片信息，采用Python图文爬虫爬取资源库所有描述该植物图片文字信息，并根据需求设置条件，自动筛选符合的植物图片文字描述，并将筛选后的图片文字描述传输至相应数据库。
步骤S4，对动态植物模型进行命名分类后，将动态植物模型上传至相应的植物构件库中进行更新和管理。
进一步地，步骤S4包括以下子步骤：
步骤S401，对于整体植物构件库框架按照七级分类法的不同级别体系进行逐一细分分类系统构建；七级分类法划分的不同级别体系包括界、门、纲、目、科、属、种；
步骤S402，按照中文名及拉丁名，对每一种类植物构件库进行逐一命名；
步骤S403，每一种类植物构件库进行命名后，需按照设计需求进行个性化贴标签标注，个性化贴标签标注包括落叶、常绿、喜阳、喜荫、耐旱、耐寒及喜水等设计标签标注；
步骤S404，按照S401步骤中七级分类法将命名及标注后的植物三维族库，进行对应一一入库，形成正式版族库。
其中，每一植物模型均包含该植物几何及生物信息，属性信息中主要特点植物生物信息，包括：土球信息、生长信息、季节信息等内容，这也是区别于其他BIM资源库及其他平台植物模型库的核心成果。植物模型中包含不同树龄植物的生长状态，即不同阶段的植物模型几何及生物信息。
本发明基于Rhino的动态园林植物构件库建立方法，首先，通过选择和运用相应异速生长函数用以计算随树龄变化而变化的树木形态和体积，并联动Rhino软件参数化建模功能进行生长模型构建及生长模拟，形成动态植物模型；其次，通过采集真实场景中对应植物四季全景图像，并根据全景影像对植物模型进行四季模式赋予，形成四季动态植物模型；然后，通过筛选获取不同植物种类的参数化属性信息，并将它们添加至相应的动态植物模型中；最后，对动态植物模型进行命名分类后，将模型上传至相应的植物构件库中进行更新和管理，最终形成具有三维动态植物构件库文件。与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)每一植物三维模型均通过相应异速生长函数计算随树龄变化而变化的树木形态和体积，并通过Python代码直接连接Rhino软件中grasshopper插件实现参数化建模，建模过程可通过控制树龄变量进行不同年龄模型模拟控制，真正实现植物模型动态生长模拟，彻底解决现有植物模型始终为单一静态模型的弊端，并能正在体现其生命生长属性。
(2)每一种植物无论从高度、冠幅、还是胸径、土球等核心外观形状和尺寸均采用相对严谨科学的函数模型生成，与环境中真实植物匹配度高且更加科学合理，科学高效解决现有三维植物模型与现实植物匹配度低难点；
(3)由于植物采用参数化建模插件grasshopper实现，无论是建模过程中还是完成后修改工作都十分便捷，仅通过参数调节控制即可，修改十分高效便捷及具有开放性，十分有利于面向社会相关人员大面积推广使用；
(4)由于植物构件库为三维动态模型，使得对应景观模型无论是在前期规划设计的方案模型汇报、生长效果展示、还是中期施工建造过程中碰撞检查、科学种植，以及后期运维阶段的模拟生长、动态养护、远期效果展示等方面能极大的发挥现有静态模型无法比拟的优势和特点。
实施例2
如图6所示，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例提供了基于Rhino的动态园林植物构件库建立系统，该系统使用实施例1的基于Rhino的动态园林植物构件库建立方法；该系统包括：
动态植物模型形成单元，用于选择和运用相应异速生长函数，计算随树龄变化而变化的树木形态和体积，并联动Rhino软件参数化建模功能，进行生长模型构建及生长模拟，形成动态植物模型；
四季动态植物模型形成单元，用于采集真实场景中对应植物的四季全景图像，并根据四季全景影像对动态植物模型进行四季模式赋予，形成四季动态植物模型；
筛选及添加信息单元，用于根据四季动态植物模型，筛选获取不同植物种类的参数化属性信息；并将获取的不同植物种类的参数化属性信息添加至相应的动态植物模型中；
更新和管理单元，用于对动态植物模型进行命名分类后，将动态植物模型上传至相应的植物构件库中进行更新和管理。
其中，各个单元的执行过程按照实施例1的基于Rhino的动态园林植物构件库建立方法流程步骤执行即可，此实施例中不再一一赘述。
同时，本发明又提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现实施例1的基于Rhino的动态园林植物构件库建立方法。
同时，本发明又提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现实施例1的基于Rhino的动态园林植物构件库建立方法。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.基于Rhino的动态园林植物构件库建立方法，其特征在于，该方法包括：
步骤S1，选择和运用相应异速生长函数，计算随树龄变化的树木形态和体积，并联动Rhino软件参数化建模功能，进行生长模型构建及生长模拟，形成动态植物模型；
步骤S2，采集真实场景中对应植物的四季全景图像，并根据所述四季全景影像对所述动态植物模型进行四季模式赋予，形成四季动态植物模型；
步骤S3，根据所述四季动态植物模型，筛选获取不同植物种类的参数化属性信息；并将获取的不同植物种类的参数化属性信息添加至相应的动态植物模型中；
步骤S4，对所述动态植物模型进行命名分类后，将所述动态植物模型上传至相应的植物构件库中进行更新和管理。
2.根据权利要求1所述的基于Rhino的动态园林植物构件库建立方法，其特征在于，步骤S1具体包括以下子步骤：
步骤S101，选择Chen-Richards模型作为乔木高度生长函数，采用乔木高度生长函数进行生长模拟；所述乔木高度生长函数的公式为：h(t)＝h_max*[1-exp(-k*t/
(d1^(d1/(d1-1)))^(1/(1-d1)))]，其中，h(t)表示树木在时间t时的高度；h_max是树木的生长极限高度；k、d1和t是乔木高度生长函数的三个参数；k为控制树木的生长速度的参数；d1为一个形状参数，反映了树木生长速度的变化；t为时间参数；
步骤S102，选择H-D关系模型作为植物胸径生长函数，采用植物胸径生长函数进行生长模拟；所述植物胸径生长函数的公式为：d2＝a1+b1*ln(H)，其中，d2表示树木的胸径，H表示树木的高度，a1和b1均为常数；
步骤S103，选择冠幅幂指数模型作为植物冠幅生长函数，采用植物冠幅生长函数进行生长模拟；所述植物冠幅生长函数的公式为：C＝a2×H^b2，其中，C表示树冠的直径；a2和b2是需要根据实测数据拟合得出的常数；H表示树木的高度；
步骤S104，选择土球幂指数模型作为植物土球生长函数，采用植物土球生长函数进行生长模拟；植物土球生长函数的公式为：RB＝a3*exp(b3*H)，其中，RB表示乔木的土球，a3和b3是需要根据实测数据拟合得出的常数，H表示树木的高度；
步骤S105，利用Python爬虫代码，将步骤S101、S102、S103、S104中各生长函数与Rhino中参数化工具grasshopper进行关联，实现参数化的动态植物模型。
3.根据权利要求2所述的基于Rhino的动态园林植物构件库建立方法，其特征在于，参数d1的取值范围为0.5～1，当d1＝0.5时，所述乔木高度生长函数退化为指数增长模型；当d1＝1时，所述乔木高度生长函数退化为线性增长模型。
4.根据权利要求1所述的基于Rhino的动态园林植物构件库建立方法，其特征在于，步骤S2具体包括以下子步骤：
步骤S201，采集对应乔木四季360°真实图像资料，并建立相应资料库；
步骤S202，根据相应资料库，在春、夏、秋、冬四季不同模式下，分别从树叶、开花、结果三维度进行季相模型优化，得到四季动态植物模型。
5.根据权利要求4所述的基于Rhino的动态园林植物构件库建立方法，其特征在于，步骤S202包括以下子步骤：
步骤S203，在树叶维度，从常绿和落叶进行两级分类，落叶按照色叶乔木颜色情况，对红色系、黄色系、紫色系和其他色系进行相应的季相颜色优化赋予；再增加隐藏树叶模式，实现植物模型中树叶的季相模拟优化；
步骤S204，在开花维度，依据乔木开花与否进行选择判断，若开花，则需进行开花模式赋予并增加花朵三维模型，同步赋予影藏花朵模式，实现植物模型开花的季相模拟优化；若不开花，则不进行开花模式赋予；
步骤S205，在结果维度，依据乔木结果与否进行选择判断，若结果，则需进行结果模式赋予并增加果实三维模型，同步赋予影藏果实模式，实现植物模型结果的季相模拟优化；若不结果，则不进行挂果模型赋予。
6.根据权利要求1所述的基于Rhino的动态园林植物构件库建立方法，其特征在于，步骤S3包括以下子步骤：
步骤S301，利用Python爬虫爬取资源库中与乔木相关的生长文字信息和/或动态生长三维动画视频；并根据需求设置条件，自动筛选符合的动态生长三维动画视频，并将筛选后的动态生长三维动画视频传输至相应数据库；
步骤S302，在动态植物模型中添加不同乔木生物属性信息，所述乔木生物属性信息包括名称、规格参数、生长喜好、种植养护要求核心生物参数信息；
步骤S303，对于真实乔木影像图片信息，采用Python图文爬虫爬取资源库所有描述该植物图片文字信息，并根据需求设置条件，自动筛选符合的植物图片文字描述，并将筛选后的图片文字描述传输至相应数据库。
7.根据权利要求1所述的基于Rhino的动态园林植物构件库建立方法，其特征在于，步骤S4包括以下子步骤：
步骤S401，对于整体植物构件库框架按照七级分类法的不同级别体系进行逐一细分分类系统构建；所述七级分类法划分的不同级别体系包括界、门、纲、目、科、属、种；
步骤S402，按照中文名及拉丁名，对每一种类植物构件库进行逐一命名；
步骤S403，每一种类植物构件库进行命名后，按照设计需求进行个性化贴标签标注，所述个性化贴标签标注包括落叶、常绿、喜阳、喜荫、耐旱、耐寒及喜水设计标签标注；
步骤S404，按照S401步骤中七级分类法将命名及标注后的植物三维族库，进行对应一一入库，形成正式版族库。
8.基于Rhino的动态园林植物构件库建立系统，其特征在于，该系统包括：
动态植物模型形成单元，用于选择和运用相应异速生长函数，计算随树龄变化的树木形态和体积，并联动Rhino软件参数化建模功能，进行生长模型构建及生长模拟，形成动态植物模型；
四季动态植物模型形成单元，用于采集真实场景中对应植物的四季全景图像，并根据所述四季全景影像对所述动态植物模型进行四季模式赋予，形成四季动态植物模型；
筛选及添加信息单元，用于根据所述四季动态植物模型，筛选获取不同植物种类的参数化属性信息；并将获取的不同植物种类的参数化属性信息添加至相应的动态植物模型中；
更新和管理单元，用于对所述动态植物模型进行命名分类后，将所述动态植物模型上传至相应的植物构件库中进行更新和管理。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述的基于Rhino的动态园林植物构件库建立方法。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的基于Rhino的动态园林植物构件库建立方法。
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