植物的形态结构不仅反映了植物的生长状况,同时也决定和影响着植物的生长发育,因此,忠于植物学原理的形态结构及其绘制的方法研究具有重要的意义。为了能够更好地描述树木的拓扑结构,以利于建模及生物计算,论文提出一种采用三叉树数据结构描述树木拓扑结构的方法。在该方法中,三叉树数据结构与树木的拓扑结构形成自然的映射关系,能清晰地表达生长轴的生物学属性以及各级轴之间的相对关系。基于三叉树拓扑表示的树木轴结构简化方法充分利用已知生物属性,尽量保持原树冠包络形状、体积和内部生物量的空间分布,具有可解析的植物学内涵。论文已将三叉树拓扑表示方法及树木轴结构的简化方法应用于树木模型的简化,建立LOD(Levelsof Detail)模型,并基于GPU(Graphics Processing Unit)编程对LOD结果进行了硬件加速绘制。实验结果表明该结构简化方法符合树木的植物学特征,能在一定程度上保持视觉等价,相邻层次模型间过渡细腻,且便于硬件加速。此外,论文还根据植物生长周期内的生长规律插值还原植物动态生长过程、将LOD模型和几何实例化(Geometry Instancing)技术结合起来加速人工林林分的绘制。