近年来,植物建模逐渐成为一个跨学科研究的活跃领域,吸引了生物学家、应用植物学家、数学家以及计算机科学家的普遍关注,尤其是计算机图形学技术的引入,为植物建模的发展提供了更加广阔的发展空间。然而,如何在计算机上实现环境因素影响下的植物模拟是计算机图形学研究的一个难点,具有特殊的困难,主要表现在植物与环境的交互相当复杂且涉及较多因素,很难找到一个普适的数学模型来描述这种交互。目前,人们一般采用开放式L系统来模拟这种交互。本文主要从环境因素影响下的植物建模出发,探讨和研究了植物与环境之间的关系,提出了模拟环境因素影响下的植物可视化模型框架,主要工作如下:①研究环境因素影响下的植物可视化模型的理论意义和应用领域,重点考察了国内外虚拟植物生长方面的研究现状和实现的方法,总结了国内外目前已经研发出来的植物可视化软件。②深入分析植物与环境的关系,重点考察光、水、温度对植物生长的影响,分析了环境因子作用的特点,抽象出了植物与环境的交互模型:植物与环境之间可以视为一个因果链接的事件序列,在植物收到刺激之后,信息以某种形式通过植物体处理并进行传输,从而植物作出反应;这一反应反作用于环境,使环境作出调整,又反过来影响植物。③研究环境因素影响下的植物生长模型,对作物发育的正态模型进行了研究,并分析了植物生长的光照模型、温度模型和水分模型。④提出了一个新的比较完善的以L系统集合其他植物建模方法的实现环境因素影响下的植物建模的框架,称为OLPlants系统。OLPlants系统运用对象管理模型和植物形态发生模型,集合作物正态发育模型和环境因子对植物生长的影响模型进行建模。在模拟过程中,对场景进行层次化,对离视点较远,细节要求低的地方采用LOD(层次细节技术)绘制,提高了程序运行效率。⑤使用L-Studio等软件对我们提出的框架进行了实验,并实现了OLPlants系统原型。最后,对全文的工作进行了总结,并对以后的工作进行了展望。