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Vol.23 No.6
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ACTA AGRESTIA SINICA
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Nov. 2015
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WANGJiating1,2,3,LIXinyi1,YUANQing2,DONGYongping1,QIAOJiang2,WANGZongli2
(1.NationalAnimalHusbandryService,Beijing100125,China;2.InstituteofGrasslandResearchofChineseAcademyofAgriculture
sciences,Hohhot,InnerMongolia010010,China;3.GraduateSchoolofChineseAcademyofAgricultureScience,Beijing100081,China)
犃犫狊狋狉犪犮狋:Basedoncomprehensiveuseofgrasslandecologyprinciples,3DGIStechnology,remotesensing
technology,databasetechnology,softwaretechnologyandtheothermodernrelatedtechnology,thisstudy
wastoexplorehowtoorganizemultiplespatialinformationandattributesinformation,tofindtherelation
shipofmultipleecologicalinformationand3Dvirtualterrainmodel,andthentoobtaintheeffectiveman
agementmechanismofmultivariateecologicalinformation.Studyshowedthatgrasslandthreedimensional
digitalmodeldevelopedbyusingtheC/C++languagetocalOpenGLgraphicslibraryworkedfastand
steadily,ownedquickrenderingspeed,andprovidedrealtimeanddynamicqueryofgrasslandinformation
easily,whichcouldsupplytechnicalsupportforthefurtherstudyonthreedimensionalvirtualgrassland.
犓犲狔狑狅狉犱狊:OpenGLtechnology;Virtual;3DGIStechnology;Digitalgrassland
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:20150508;GHEF:20151027
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(1978),,5ÉÅ
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Authorforcorrespondence,Email:wangzongli@sina.com
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[[1] ;5³.vGIS=3º}ù×Ys£]DE[D].&<:&
<()
,2009
[2] æ-,=>,?[@,¡.òJZH×Yx©l3º?¥î±
$ãò
[J]./V())(XY<)C),2004,40(4):619
625
[3] Av,BC.òJZH3º×Y8l DEM DHs£]ò
[J].3DNÀ,2003,23(2):912,19
[4] EF.DEM×YÂu=¨®]DE[D].&á:>í<)®
]()
,2005
[5] $G>,E,H².I,1JK`qv×ÍOlóô
[J].`ª),2011,20(3):6269
[6] ÝL¨,CM,$TÉ,¡.ZHvGISl3º?¥×Y`
ceqÐlDE
[J].NÀ<),2008,33(3):110112,120
[7] ëNò,O^?,ÌPQ,¡.|BCGHIJ×Í]À@D
E
[J].BC<),2002,24(1):8891
[8] Shreiner,D.OpenGLWUÄÅ[M].(!òC)TGR./V:
zS¿ªSCK
,2008,7
[9] ZTU,.ã.SiOpenGLvs£]IJúACV
y
[M]./V:UÜ¿ªSCK,2009,6
[10]SchlesingerW H.Carbonbalanceinterrestrialdetritus[J].
AnnRevEcolSyst,1977,8:5181
[11]æ¨W,<,5J°,¡.=>/`?GºDH¶A
ijXÜl=I
[J].=><),2010,40(7):632641
[12]ïY,ïCZ.>`?GºDEÖ{[J].©ª`ª,
2005,17(1):711
[13]<&,+[\,ä<.`?ñ]&Ðl|ÐïAS?
Nºòl{
[J].?ì<)»«,2003,18(1):8592
[14]̨G,^ w³,ï_J.òNºW¥&ÐlÐx£
[J]./V§¨())(XY<)C),2001,37(3):402408
[15]SelersPJ,LosSO,TuckerCJ,犲狋犪犾.Arevisedlandsurfacepa
rameterization(SiB2)foratmosphericGCMs.PartII.The
generationofglobalfieldsofterrestrialbiophysicalparameters
fromsatelitedata[J].JournalofClimate,1996,9:706737
[16]H²,T,$Ë.P`?GHIJlóôò[J].GH
)
,2006,26(3):768772
[17]Q-Ï,+[\,Á@,¡.©ª`qGHIJèz{GÝ
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[J].GH),2010,34(7):781
791
[18]`a-,ÍgF,äb.iwMNRcd?lÎÎIò
¡I,1JK¾©[J]./V§¨()),2006,42(2):
204208
[19]·e7,HÜf,gZ,¡.ZHGISliteÎhòD
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[J].iw<®,2008,36(4):389395
[20]+w,+[\,ij,¡.ZHWÄ×l¶`qGº
O©ªI,#¾©[J].GH),2007,31
(1):2331
[21]k¾ã,=C_,$Ood
[J].GH)ZA,2008,27(11):20282032
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