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Struktur-Funktions-Modelle von Pflanzen - Sommersemester 2010 - Winfried Kurth

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Struktur-Funktions-Modelle von Pflanzen - Sommersemester 2010 - Winfried Kurth Universität Göttingen, Lehrstuhl Computergrafik und Ökologische Informatik 11. Vorlesung: 1. 7. 2010. letztes Mal: Bemerkungen zur Analyse der gemessenen Daten erste Vorstufen des Pappelmodells - PowerPoint PPT Presentation

Text of Struktur-Funktions-Modelle von Pflanzen - Sommersemester 2010 - Winfried Kurth

  • Struktur-Funktions-Modelle von Pflanzen- Sommersemester 2010 -Winfried KurthUniversitt Gttingen, Lehrstuhl Computergrafik und kologische Informatik

    11. Vorlesung: 1. 7. 2010

  • letztes Mal:

    Bemerkungen zur Analyse der gemessenen Daten erste Vorstufen des Pappelmodells Modellierung von Transportvorgngen Modellierung von Beschattung durch hherliegende Objekte (cone-Funktion)

  • als nchstes:

    Analyse des Fichtenmodells

    Fortsetzung: Vorstufen des Pappelmodells Beschreibung des Pappelmodells

    Aufgabenstellung der Hausarbeit Bewertungskriterien

  • Fichtenmodell in XL

    /* Fichtenmodell sm09_fichte.rgg, W.K. 11. 6. 2009 */

    module T; /* terminale Knospe */module M1; /* Seitenzweigknospe 1. Ordn., mediale Position */module S1; /* Seitenzweigknospe 1. Ordn., subapikale Pos. */module M2; /* Seitenzweigknospe 2. Ordn., mediale Pos. */module S2;module M3;module S3;module GU(float incd, int age) extends F0; /* growth unit */module BA(int age, super.angle) extends RL(angle);module GA(int age, super.angle) extends RL(angle);module HA(int age, super.angle) extends RL(angle);

    const int ang = 45;const int x3 = 50;const int[] a = { 0, 15, 25, 32, 37, 40 };const int[] gg = { 0, 0, 4 };const int[] hh = { 0, 0, 2, 4, 8 };int n, k;const float[] prob_n = {0.1, 0.4, 0.3, 0.2};const int[] n_subap = {5, 6, 7, 8};

  • protected void init() [Axiom ==> P(2) D(1) L(100) T;] public void grow()[x:T ==> Nl(80*TurtleState.length(x)) GU(2.2, 0) RH(random(0, 360)) { k = 0; } for ((1:3)) /* 3 mediale Seitenste 1. Ordnung */ ( [ MRel(random(0.2, 0.85)) RH(k*120+normal(0, 5.5)) { k++; } RL(x3+normal(0, 2.2)) BA(0, 0) LMul(0.4) M1 ] ) RH(random(0, 360)) { n = n_subap[distribution(prob_n)]; k = 0; } for ((1:n)) /* n subapikale Seitenste 1. Ordnung */ ( [ MRel(random(0.85, 1)) RH(k*360/n+normal(0, 3.1)) { k++; } RL(x3+normal(0, 2.2)) BA(0, 0) LMul(0.65) S1 ] ) T;

    x:S1 ==> Nl(80*TurtleState.length(x)) GU(1.3, 0) [ MRel(random(0.85, 1)) RH(15) RU(ang+normal(0, 2.2)) AdjustLU LMul(0.7) S2 ] [ MRel(random(0.85, 1)) RH(-15) RU(-ang+normal(0, 2.2)) AdjustLU LMul(0.7) S2 ] GA(0, 0) S1;

    x:M1 ==> Nl(80*TurtleState.length(x)) GU(0.8, 0) [ MRel(random(0.85, 1)) RH(15) RU(ang+normal(0, 2.2)) AdjustLU LMul(0.7) M2 ] [ MRel(random(0.85, 1)) RH(-15) RU(-ang+normal(0, 2.2)) AdjustLU LMul(0.7) M2 ] HA(0, 0) M1;

  • x:S2 ==> Nl(80*TurtleState.length(x)) GU(1.3, 0) [ MRel(random(0.85, 1)) RH(10) RU(ang) AdjustLU LMul(0.7) S3 ] [ MRel(random(0.85, 1)) RH(-10) RU(-ang) AdjustLU LMul(0.7) S3 ] S2;

    x:M2 ==> Nl(80*TurtleState.length(x)) GU(0.8, 0) [ MRel(random(0.85, 1)) RH(10) RU(ang) AdjustLU LMul(0.7) M3 ] [ MRel(random(0.85, 1)) RH(-10) RU(-ang) AdjustLU LMul(0.7) M3 ] M2;

    x:S3 ==> Nl(80*TurtleState.length(x)) GU(1.3, 0);x:M3 ==> Nl(80*TurtleState.length(x)) GU(0.8, 0);GU(incd, t) ==> DlAdd(incd*(t+1)) GU(incd, t+1);DlAdd(arg) ==> ;

    BA(age, angle) ==> BA(age+1, a[age GA(age+1, gg[age HA(age+1, hh[age

  • Notieren Sie alles, was Ihnen unklar ist.Versuchen Sie, folgende Fragen zu beantworten:- wie lsst sich das Dickenwachstum verstrken- fr alle Wachstumseinheiten (growth units, GU)?- nur fr den Stamm?- wie lsst sich (durch Vernderung des Lngenwachstums) eine schlankere Kronenform erreichen?- wie lsst sich die Zahl der Haupt-Seitenste vermindern?

  • weitere Vorstufen zum Pappelmodell

    sm09_b44.gszsm09_b45.gsz

    in pappel.gsz kommt jetzt nur noch hinzu: Einfgen eines Regelblocks fr die Winkel, Vernderung von Winkeln whrend des Wachstums Einfgen eines Objekts Sonne, das seine Stellung relativ zur Pflanze im Tagesverlauf ndert

  • Aufgabenstellung der Hausarbeit Struktur-Funktions-Modelle 2010(I)Grndliche kritische Analyse des vorliegenden Modells pappel.gsz- Bitte analysieren Sie das zugrundeliegende Konzept und den Modellaufbau- einschlielich einer Beschreibung des Photosynthese- teils(II)Vorschlge zur konzeptionellen Weiterentwicklung undVerbesserung des Modells; dazu: Auswertung IhrerMessdaten, statistische Analyse, Anpassung des Modells- formulieren Sie auch theoretische berlegungen zur verbesserten Modellierung, insbes. des Wachstums- verzichten Sie auf eine ausfhrliche Methodendarstellung zur statistischen Datenanalyse der Messdaten; eine Ergebnisdarstellung gengt.

  • (III)Verbesserung und Erweiterung des Modells. Die Liste auf den folgenden Seiten zeigt mgliche Themenfelder,wo Sie ansetzen knnen. Sie knnen auch eigeneThemenfelder entwickeln (bitte ggf. mit W. Kurthabsprechen).Pflicht fr alle ist die Parametrisierung des Modellsmit Messdaten (einschlielich der Photosynthesedaten).Fr die weiteren Verbesserungen knnen Sie Schwer-punkte setzen.

    (IV)Sensitivittsanalyse Ihrer Modellvariante: Wie starkwirken sich nderungen von Parametern / von Regelnauf das Ergebnis aus?Sind die Ergebnisse biologisch plausibel?Was wre noch weiter zu verbessern?

  • Bitte beachten:Das Pappelmodell in der vorliegenden Fassung ist kein vollstndiges, abgeschlossenes, komplett getestetes und kalibriertes Struktur-Funktions-Modell.Es kann noch Fehler enthalten!Das Auffinden mglicher Mngel und Fehler ist Teil der Aufgabenstellung fr die Hausarbeit.

  • Mgliche Erweiterungen des Modells(1)(weitergehende) Modellanpassung an die MessdatenPhotosyntheseparameter, Maximalgren der Organe,Winkel, Wachstumsraten, Wachstumsregeln(2)Ausgleichen der Stoffbilanz der PflanzeEinbeziehen der Assimilat-Senken, insbes. desAssimilat-Bedarfs fr das Organwachstum(3)Steuerung des WachstumsLichtabhngigkeit; Abhngigkeit von vorhandenerAssimilatmenge; evtl. Dichtesensitivitt...(4)Steuerung der Bildung neuer Metamereanalog zur Steuerung des Wachstums

  • Mgliche Erweiterungen des Modells (Fortsetzung)

    Einbeziehung des BlattabwurfsEinbez. von sylleptischer Triebbildung / freiem Wachstum(7)Einbez. von Verzweigung im nchsten Jahr(8)Verbesserung der Modellierung des Dickenwachstums(z.B. mittels des Pipe-Modells)(9)Photosynthese und Beschattungz.B. Reduktion der Photosynthese bei Beschattung desBlattes; Verbesserung der Beschattungsfunktion;Einsatz des Photontracing-Lichtmodells von GroIMP(10) Verbesserung des Assimilat-Allokationsmodellsz.B. Vernderung der Transportraten fr junge Bltter;Einbeziehung eines zentralen C-Vorrats (Strkepool)

  • Bewertungskriterien fr die Hausarbeit

    Anteil (in Siebteln)

    Gliederung, Einleitung und Theorie 1

    Inhalt3Analyse des Modells0,6Datenanalyse, Einbau der Daten0,6Konzeptionelle Verbesserung (Ideen)0,6Konkrete Verbesserung des Modells0,6Sensitivittsanalyse0,6

    Literatur0,5

    Przision1

    Sprache0,5

    Originalitt1

  • Hausaufgabe zur letzten Vorlesungsstunde:

    - Fertigstellung der dtd-Datei auf Grundlage Ihrer Messdaten- erste Plausibilittsprfung

    - erste Sichtung des Pappelmodells; Fragen dazu sammeln!

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