¿Cómo crear un dominio 3D aleatorio que represente la estructura raíz de una planta?

Me gustaría modelar el flujo laminar de agua desde las raíces hasta el tallo de una planta. Al final de las raíces, los tubos varían de milímetro a centímetro de diámetro y longitud. A medida que nos acercamos al tallo, las raíces se hacen más grandes en longitud y diámetro. Quiero crear dominios 3D aleatorios que representen la red de raíces con diámetros y longitudes variables. ¿Cuál sería la mejor manera de crear esta geometría?

Lo más probable es que no quieras algo verdaderamente aleatorio; desea algo que tenga la misma estructura 3D abstracta que un sistema de raíz de planta, pero más allá de un cierto nivel de abstracción, no le importa cómo se ve el sistema de raíz. Supongo que desea alguna forma de generar dominios fractales 3D del tipo mencionado en este documento que describe el cálculo de las dimensiones fractales de los sistemas de raíz .

Después de leer este artículo sobre análisis fractal de la eficiencia de la exploración del suelo por los sistemas de raíces , encontré el paquete SimRoot que parece que genera geometrías de sistemas de raíces en 3D que pueden interesarle. Desafortunadamente, se niegan a proporcionar una forma de descargar su paquete. Sin embargo, su sitio web enlaza con otros paquetes que modelan sistemas raíz, como PlantGL de INRIA, que es de código abierto.

Por supuesto, una vez que cree la geometría, tendrá que descubrir cómo extraer los datos relevantes en un formato compatible y usarlos en simulaciones PDE. Te dejo esa parte a ti.

También puede pedir prestado el código de las personas que hacen NeuroML para las dendritas. Puedo subir el código que genera tubos de NeuroML si así lo deseas.

Creo que la respuesta de Geoff Oxberry es muy buena. Proporciona soluciones listas para usar.

Si quieres ir por tu cuenta:

• Los sistemas L mencionados pueden generar estructuras de tipo raíz si proporciona las reglas correctas. existe este libro sobre "La belleza algorítmica de las plantas" , pero no cubre los sistemas de raíz.

• Los procesos de agregación limitada de difusión también pueden generar estructuras de tipo raíz. Si agrega esferas y una vez agregada produce la unión booleana de la estructura, obtendrá el volumen para engranar directamente (suavizado necesario, casi seguro).

Como dije, no hay muchas soluciones, pero quizás las ideas te ayuden. Si implementa algo, ¡no olvide lanzarlo con una licencia gratuita! :RE

Algo que podría serle útil es el siguiente documento:

Olga Wildeotter: "Un método numérico adaptativo para la ecuación de Richards con el crecimiento de las raíces", Plant and Soil, 2003

Solo tratan un modelo 2D y usan un autómata celular para simular el crecimiento. Sin embargo, no se relaciona directamente con su pregunta.