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3D打印技术与地理信息科研的结合

更新时间: 2019-09-27 10:28:48  查看次数: 333    
       从市政工程来看,大型的土木工程区域规划,以往常见到的市政的规划图,在图上能看到的是各种黑白线条表示的方块区域,而三维地图是一种近些年来出现的一种表达方式,这预示着在这些地理信息行业中,3D打印技术有了很大的发挥空间,但如何将3D打印技术有效的融入到这个市场中来,需要深入的研究与探讨。伴随着3D打印影响力的不断壮大,地理信息行业从而也可以寻找到一个很好的切入点,并逐渐扩大3D打印技术在此领域中的占比。究竟3D打印技术如何打印出仿真的3D地图呢?这就要用到3D打印技术中的其中一种技术——3DP技术,这种技术与3D打印中的其它技术有何不同呢?据了解,3DP打印技术是由美国科学家发明的一种新的三维印刷制造工艺。该技术的原理其实就是利用粉末材料进行粘接成型,如现在3D打印行业用得比较多的,陶瓷粉末、尼龙粉末、金属粉末等等。这种方式与其它的3D打印方式不同点在于,这种方式既不是材料的物理反应变化,也不是化学反应变化,而是在成型过程中,通过强力胶水将这些粉末材料粘接起来,一层粉末一层胶水的交替方式进行逐层叠加,如此重复这个过程,最终虚拟的三维设计模型就能按照设计的意图打印出来。


       为何选择这种打印方式?这主要是由打印的需求决定的,所谓的3D地图虽是地理图形的缩小,但给人的感官仍需要体现实际地形地貌的特色,传统的塑料融合的方式很难给人这样的感觉,所以可以考虑使用沙土堆积完成,在每层沙土堆积的过程中,使用能粘结的胶水粘接在一起,这样的地质结构看起来就跟实际的地形地貌很相近了,而且沙土的粘结成本低廉,精度也能达到3D地图的要求,况且沙土的粗糙表面正好给人实际地貌的感觉,如果过于光滑反而失真。


       在整个工作过程中,对地理模型三维数据的准确表达是打印出准确模型的关键因素。根据数据分析得知,获取空间3D数据主要有两种办法,一是借助3DMax、solidworks、Pro/E等三维制图软件,直接对地理模型进行绘制,二是直接通过相关控制程序从太空的卫星3D影像数据库中输出数字高程模型或一般打印机器能够识别的VRML/PLY格式文件,这样就可以对目标进行直接打印。对于大范围的地理信息结构图,可采取切割的方式,将切割成块的地理模型一分片打印出来,然后再将各切割块拼接成一整体。利用此3D打印技术能够准确地分辨出陆地、海水、建筑物和其他地形地貌,尤其是对于重复制作一个结构复杂的等比例现存地形地貌结构或市政工程结构来说,如果运用传统的制作方法非常消耗人力、物力,制作者则更是需要非常高的精湛技术。但3D打印技术则完全可以摆脱在加工制作上的一些难点,详细的三维数据信息只需要一位3D造型设计师,再通过一台3D打印设备,就可以完整的从理论模型测绘->设计绘图->生产->批量化,由此一个人都可以完成。


      在地理信息科研模块打印方面,3D打印技术在我国的地理信息产业中应用起步较晚,应用不是十分成熟,在国外的一些相对技术发达的国家已利用3D打印技术来展开对地理科研领域的研究,据了解,英国的数字打印公司HobsStudio3D打印了英格兰西北部地形地貌,这是世界上最大的3D地图。该地图为3.4米X1.6米(约11英尺X5英尺),清楚的展现了一个由北威尔士到英国西北部山区的数百英里的区域地形。从地图展览的效果来看,参观者反应十分强烈,均表示视觉冲击力十分的震撼。


       而另外有些人考虑到给那些远足旅行的人打印一些具有铭刻记忆的地形图。现在很多人加入了远足冒险旅行,如果一个地形图能很好的展示你的营地,你驻足过的地方,这是十分有意义的。同时,作为教学工具,landprint公司打印的地形图也是十分宝贵的地理资料,对教育学生也十分有帮助。


      当然要取得这些数据,如数字地形数据是需要国家地质局同意的,需要国家层面的支持。同时这也需要每个人的配合,每一个用户可以上传自己的图像或GPS数据,将这些地理信息开源,以供其它用户共享,这样全球的地理信息才会越来越完


       而国内也在积极研究3D打印地图,据了解,兰州军区下属的一个测绘信息中心利用3D打印技术研制出《兰州市区3D地形图》。这个与传统上使用的人工制作沙盘方法相比,3D打印地形图来得更加精准、快速。据透露,中国军队将3D地形图视为制订任务计划时的重要资产,因为3D地形图能够提供传统2D地形图上缺失的大量空间信息。同时3D地形图还能用于人道主义援助和救灾行动,让营救官兵进入事故地点前能对地形地貌有清楚的了解,这样就可以制定更加完善准确的营救措施。

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