农林复合系统在解决农林用地矛盾、改善生态环境、提高自然资源利用效率、促进农村经济发展等方面具有重要的实践价值。林木冠层动态模拟技术系统对科学预测复合系统结构，进一步开展功能与效应的预测评价，提高复合系统调控管理成效具有重要技术支撑作用。同时对比野外试验研究，模拟实验能节约人力、物力和财力，提高研究水平和工作效率。核桃-作物/药草间作系统是华北石质山地重要的土地利用方式，也是当地退耕还林生态工程的主要模式之一，核桃复合经营系统林木冠层结构的动态模拟研究具有很好的代表性和实践应用性，有利于浅山丘陵地区不同类型脆弱生态区的经济和生态协调发展。在地处河南省济源市的黄河小浪底森林生态系统定位研究站的核桃试验地，自2008到2011年，通过核桃的生长发育观测和冠层几何结构观测，针对林木几何结构的相关田间实测技术及模型在形态学参数提取不易及时空分辨率不足等方面问题，从冠层几何结构的三维形态特征参数测算和几何形态模拟两个技术关键入手，以生育期为时间尺度，基于大量实测数据，综合采用数理统计、分形理论及计算机可视化技术等理论和方法，对核桃复合系统结构进行了田间试验和数值模拟试验，主要结果包括以下几个方面：（1）应用多基线近景摄影测量技术，形成了包括植株三维坐标，以及植株主干高和胸径、侧枝长和基径、侧枝生长倾斜角度和伸展方位等冠层几何结构参数等方面测算在内的树木三维几何形态测量技术，为林木虚拟植物的实现提供了廉价而实用的林木几何形态数据和参数获取技术。该方法的测量及精度基础是植株各部位的三维坐标测定，分析表明：X坐标的绝对误差0.000m~0.023m，平均为0.006m，相对误差0.000%~0.162%，平均为0.042%；Y坐标的绝对误差0.001m~0.032m，平均为0.006m，相对误差0.007%~0.240%，平均为0.047%；Z坐标的绝对误差0.000m~0.031m，平均为0.002m，相对误差0.000%~0.269%，平均为0.020%。测量精度完全满足了植物冠层几何结构数值表达的精度要求。（2）建立了基于有效发育日数概念的核桃发育的物候期模拟模型，构建了基于Logstic方程的核桃株高、主干粗生长、侧枝的粗生长和高（长）生长等模拟模型，以及双圆曲线叶片形状模型及叶片发育模型，为虚拟植物三维几何形态构成提供了基本参数和基础数据。对比2011年物候期观测资料，物候期模拟模型在整个生长季的物候期绝对误差2~4天、相对误差0.0%~1.2%。对比2011年15株核桃树高和胸径观测资料，树高模拟的绝对误差0.8cm~61.8cm，平均为27.6cm，相对误差0.2%~14.1%，平均为5.5%；胸径模拟的绝对误差0.1cm~3.2cm，平均为1.4cm，相对误差0.4%~24.5%，平均为11.4%。15株核桃平均树高505.5cm、平均胸径12.7cm，树高绝对误差和相对误差分别为4.7cm和0.9%，胸径绝对误差和相对误差分别为0.3cm和2.4%。对比7个复叶（共59片小叶）的实测数据，单片小叶面积模拟的绝对误差0.0cm2~14.9cm~2，平均为2.2cm~2，相对误差0.2%~11.9%，平均为3.8%。（3）基于核桃几何形态生长发育模型的模拟结果，采用基于L-系统分形技术的虚拟植物模拟方法和OpenGL的三维可视化技术，建立了林木单植株生长的可视化动态模拟模型。在单植株模型基础上，通过分级分层实现、枝条大小和伸展角度变化、叶片角度和颜色深浅变化、矢量角计算等途径实现多行植株模拟，构建了林分尺度的、“四维”动态的虚拟植物模型。模型采用模块化开发方法，在枝、叶等几何形态特征生长参数方面均有相应输入接口，同时实现了数量化植物生长模型和图形化植株几何形态的表达，为今后模型系统的进一步完善奠定了良好的基础。（4）基于叶片形状模型，以像素为计算单元，采用几何图形的布尔加和运算法则、蒙特卡罗概率方法模拟了单株和林分尺度的冠层透光特征。模拟值误差分析显示，核桃林冠下地面处的透光率实测值和模拟值的相对误差平均为15%。说明辐射模拟模式基本具备了定量描述农林复合系统中太阳辐射传输规律的动态预测功能，可为核桃-作物/药草间作系统配置模式提供辐射数据支持；同时也表明模型有待进一步改进和完善。（5）基于冠层辐射传输的数值模拟数据，结合决明子、绿豆、红小豆、小辣椒、花生等当地常见经济作物及药用植物的温光特性，提出核桃-经济作物、核桃-药草复合系统合理经营年限、空间结构配置方案，为不同核桃树龄条件下农林复合系统的结构调控与优化、可持续经营管理提供了重要的指导作用；同时，也为今后相应间作系统作物共生期生长发育模拟试验奠定了基础。上述研究成果经过不断完善，将具有很强的实用性，在农林复合系统经营实践中具有广泛的应用前景，可为生态兴国战略的实施提供重要的技术支撑。然而，由于研究实际年限只有4年，研究工作仅集中于林木生长发育期的部分阶段，这对于核桃等生长周期较长的果树而言显然不足，更进一步研究成果的获得尚需要长期的定位研究，尤其是要加强农林复合系统中林木几何形态特征参数动态变化与光照、温度、水分等环境因子之间相互作用的长期定量化研究。