随着计算机三维虚拟技术的不断发展,植物生长过程的三维可视化研究也得到了越来越多研究者的重视,植物形态结构的可视化研究对农林生产与经营决策有着极其重要的意义。目前多数林木三维可视化研究,主要致力于精细化模拟林木的形态结构,建模过程缺少考虑自然空间环境对林木形态结构变化的影响,因此所建树木三维模型存在较大共性,与林木的自然生长机理与规律相偏离。针对现有林木三维可视化模拟研究存在的不足,本研究通过对典型杉木林分空间结构单元进行分析,得到不同空间距离下林木形态结构的变化规律,基于改进的林木三维建模算法,从而建立了形态结构具有差异性的林木三维可视化模型,并构建了基于空间距离的林木形态结构可视化模拟系统。本文以湖南省攸县黄丰桥国有林场15年树龄杉木(Cunninghamia Lanceolata)人工林为试验对象,首先提出了象限补树法对杉木空间结构单元进行划分,接着对空间结构单元里不同空间距离分布下的杉木形态结构参数变化规律进行了分析,采用线性回归法建立了空间距离与林木方向枝下高、空间距离与林木方向冠幅及林木方向枝下高与方向冠高的参数模型,这些数学模型的构建,为基于空间分布的林木形态结构三维可视化提供了理论与数据支撑。其次改进了林木形态结构参变量智能控制三维模拟算法,给出了林木形态参数构建的相关规则,采用三次Bezier曲线模拟枝干自然弯曲效果,解决了目前树木枝干建模过程中出现“缺口”的不足,改进了林木树叶三维建模方法,实现树叶颜色分级自适应贴图着枝,增强了林木三维模型与主流三维渲染软件的交互性,本研究提出的三维建模算法能够适用于不同形态结构的林木三维可视化模拟。最后以Visual Studio为开发工具,使用C#编程语言结合Direct3D编程技术,完成了基于空间距离的林木形态结构可视化模拟系统的研发。系统实现了林木形态变化的三维可视化模拟,依据应用空间距离影响下杉木形态结构变化规律,构建了形态结构具有差异性的杉木三维模型。本研究结果表明基于空间分布的林木形态结构可视化模拟系统,能够更逼真有效地实现对不同空间距离影响下的林木形态结构三维建模与可视化模拟。