Struktur-Funktions-Modelle von Pflanzen - Sommersemester Winfried Kurth Universität Göttingen, Lehrstuhl Computergrafik und Ökologische Informatik 10. Vorlesung:

zuletzt: Zugriffsmöglichkeiten auf Attribute Graph-Queries Dickenwachstum, pipe model Software GroIMP (Übersicht) Fichtenmodell als Beispiel (wird nächstes Mal besprochen)

als nächstes: Bemerkungen zur Analyse der gemessenen Pappeldaten Vorstufen des Pappelmodells Modellierung von Transportvorgängen Modellierung von Beschattung durch höherliegende Objekte

zur Analyse der gemessenen Pappeldaten dtd-Datei: - in GroIMP laden, visuelle Überprüfung auf Plausibilität - Darstellung der Blätter mit Breite und Fläche derzeit nicht möglich (Blattdaten in Extra-Tabelle übertragen) - erste Analysen: Erzeugung von Tabellen mit GroIMP (elementare Analyse; Längen und Winkel); auch mit Queries von der GroIMP-Konsole aus möglich - statistische Auswertung der Tabellen mit SAS oder R (vgl. Beschreibung auf Grogra-CD, anzupassen!) Ziele: Verläufe von morphologischen Größen entlang der Achsen; Korrelations- und Regressionsanalyse der Größen untereinander; Mittelwerte und Standardabweichungen; nichtlineare Anpassung einer Lichtantwortkurve an die Photosynthesedaten

Beispiele: Trend der Blattlängen entlang der Stammachse (aus Hausarbeit von René Degenhard, 2008)

Korrelation zwischen Blattlänge und -breite (aus Hausarbeit von René Degenhard, 2008) Die Durchführung der Datenanalysen wird Teil der Hausarbeit sein und wird hier nicht weiter spezifiziert.

Vorstufen des Pappelmodells Ausbaustufen: sm09_b37.gszModule mit eigenen Methoden; Verwendung von Transformationsmatrizen sm09_b38.gszInternodienstreckung; Tageszählung sm09_b39.gszZusammenfassung der Konstanten am Anfang sm09_b40.gszEinführung von 3 Blattreifeklassen (Vereinfachung gegenüber den 4 Klassen), Arrays mit Wachstumsparametern

benötigt für Assimilatverteilung: Modellierung von Transportvorgängen Modellansatz: Substrat fließt von Elementen mit hoher Konzentration in benachbarte Elemente mit niedriger Konzentration (Prinzip der Diffusion) Beispiel: sm09_b41.rgg(Substratkonzentration hier durch den Durchmesser visualisiert)

module Internode(super.diameter) extends F(100, diameter); protected void init() [ Axiom ==> P(14) Internode(1) P(2) Internode(1) P(4) Internode(1) P(15) Internode(60); ] public void transport() [ i_oben:Internode { float r = 0.1 * (i_unten[diameter] - i_oben[diameter]); i_unten[diameter] :-= r; i_oben[diameter] :+= r; } ] (zwei umgekehrte Nachfolgerkanten hintereinander)

für Lichtinterzeption / Photosynthese: Modellierung von Beschattung Modellansatz (stark vereinfachend): Beschattung eines Objekts liegt dann vor, wenn sich in einem gedachten Kegel mit Spitze im Objekt, geöffnet nach oben (z- Richtung), noch andere Objekte befinden. Beispiel: sm09_b42.rggLichtkonkurrenz dreier 2-dimensionaler Modellpflanzen

module Segment(int t, int ord) extends F0; module TBud(int t) extends F(1, 1, 1); module LBud extends F(0.5, 0.5, 1); Vector3d z = new Vector3d(0, 0, 1); protected void init() [ Axiom ==> P(2) D(5) V(-0.15) [ TBud(-4) ] RU(90) M(600) RU(-90) [ TBud(0) ] RU(-90) M(1200) RU(90) [ TBud(-8) ]; ] public void run() [ TBud(t), (t TBud(t+1); x:TBud(t), (t >= 0 && empty( (* s:Segment, (s in cone(x, z, 45)) *) ) ) ==> L(random(80, 120)) Segment(0, 0) [ MRel(random(0.5, 0.9)) RU(60) LBud ] [ MRel(random(0.5, 0.9)) RU(-60) LBud ] TBud(t+1); y:LBud, (empty( (* s:Segment, (s in cone(y, z, 45)) *) ) ) ==> L(random(60, 90) Segment(0, 1) RV0 LBud; Segment(t, o), (t Segment(t+1, o); Segment(t, o), (t >= 8 && o == 1) ==>> ; /* Entfernen des ganzen Astes */ ]

Hausaufgabe zur letzten Vorlesungsstunde (8. 7.): - Fertigstellung der dtd-Datei auf Grundlage Ihrer Messdaten - erste Plausibilitätsprüfung - erste Sichtung des Pappelmodells; Fragen dazu sammeln!