Làm cách nào để tạo miền 3D ngẫu nhiên thể hiện cấu trúc gốc của cây?

Tôi muốn mô hình dòng chảy tầng của nước từ rễ đến thân cây. Ở phần cuối của rễ, các ống thay đổi từ milimet đến centimet đường kính và chiều dài. Khi chúng ta đến gần thân cây, rễ sẽ có chiều dài và đường kính lớn hơn. Tôi muốn tạo các miền 3D ngẫu nhiên đại diện cho mạng gốc với các đường kính và độ dài khác nhau. Điều gì sẽ là cách tốt nhất để tạo ra hình học này.

Rất có thể, bạn không muốn một cái gì đó thực sự ngẫu nhiên; bạn muốn một cái gì đó có cấu trúc 3D trừu tượng giống như một hệ thống gốc thực vật, nhưng vượt quá một mức độ trừu tượng nhất định, bạn không quan tâm hệ thống gốc trông như thế nào. Tôi đoán bạn muốn một số cách để tạo các miền fractal 3D thuộc loại được đề cập trong bài viết này mô tả việc tính toán kích thước fractal của các hệ thống gốc .

Sau khi xem bài viết này về phân tích fractal về hiệu quả của việc thăm dò đất bằng hệ thống gốc , tôi đã tìm thấy gói SimRoot trông giống như nó tạo ra hình học hệ thống gốc 3D có thể khiến bạn quan tâm. Thật không may, họ bỏ qua việc cung cấp một cách để tải xuống gói của họ. Tuy nhiên, trang web của họ liên kết đến các gói khác mô hình các hệ thống gốc, chẳng hạn như PlantGL ngoài INRIA, là nguồn mở.

Tất nhiên, một khi bạn tạo hình học, bạn sẽ phải tìm ra cách trích xuất dữ liệu liên quan theo định dạng tương thích và sử dụng nó trong mô phỏng PDE. Tôi để phần đó tùy thuộc vào bạn.

Bạn cũng có thể mượn mã từ những người làm NeuroML cho các sợi nhánh. Tôi có thể tải lên mã tạo các ống từ NeuroML nếu bạn mong muốn.

Tôi nghĩ rằng câu trả lời từ Geoff Oxberry là rất tốt. Nó cung cấp các giải pháp vượt trội.

Nếu bạn muốn tự đi:

• Các hệ thống L được đề cập có thể tạo ra các cấu trúc giống như gốc nếu bạn cung cấp đúng quy tắc. có cuốn sách này về "Vẻ đẹp thuật toán của thực vật" , nhưng nó không bao gồm các hệ thống gốc.

• Các quá trình tổng hợp hạn chế khuếch tán cũng có thể tạo ra các cấu trúc giống như gốc. Nếu bạn tổng hợp các mặt cầu và sau khi tổng hợp, bạn tạo ra liên kết boolean của cấu trúc, bạn sẽ lấy được khối lượng trực tiếp (làm mịn cần thiết, gần như chắc chắn).

Như tôi đã nói, không có nhiều giải pháp nhưng có lẽ các ý tưởng giúp bạn. Nếu bạn thực hiện một cái gì đó đừng quên phát hành nó với một giấy phép miễn phí! : D

Một cái gì đó có thể hữu ích cho bạn là bài báo sau:

Olga Wildeotter: "Một phương pháp số thích ứng cho phương trình Richards với sự tăng trưởng của rễ", Plant and Soil, 2003

Họ chỉ xử lý một mô hình 2D và sử dụng máy tự động di động để mô phỏng sự tăng trưởng. Nó không liên quan trực tiếp đến câu hỏi của bạn, tuy nhiên.