發布日期：2022-10-09 點擊率：82
3D數據。比如倫敦，英國政府已經在線發布了倫敦大量的LIDAR（激光探測與測量）測量數據。幸運的是，癡迷于地圖的舊金山程序員Andrew Godwin抓住了這個便利，利用新發布的數據來實施他的“倫敦的崛起”項目：一個華麗而翔實的倫敦市中心的3D打印立體比例模型。
該項目的關鍵點在于一個開放數據倡議（Open Data initiative）。在此倡議下，英國環境局公開發布了LIDAR（Light Detection and Ranging）數據。據天工社所知，LIDAR技術已經存在幾十年，勘測員經常用它來精確地捕捉地理細節（用于地圖制作）。在這幾十年里，英國環境局已經收集了大量的地理數據，這些數據對于像Godwin這樣的地圖愛好者來說是一個無比珍貴的寶藏。
QGIS中的LIDAR數據
Godwin透露，他多年來癡迷于地圖，且很長一段時間以來一直在研究3D地圖數據。“今年年初，我終于買了一臺3D打印機，然后瞬間有了一個粗略的計劃——3D打印真實的立體地圖”，他回憶道。了解到英國正在進行的數據公開計劃后，一個絕妙的想法浮現在我腦海。英國大部分地方的數據還未公開，但倫敦市中心（Godwin長大的地方）的已經公布，“倫敦的崛起”就此誕生了。
不幸的是，LIDAR數據比當初預想的要繁雜。“低空飛行的飛機下方的攝像頭采用激光測距系統來為點高取樣，這意味著你得到的數據實際上是每米上的一系列點高”，Godwin解釋道，“激光測距的自然誤差導致這些數據有些上下浮動。因此，甚至一個完全平坦的屋頂被取樣回來時就變成了一串高低不一的點高。那意味著你會面臨兩個問題：將點高變成3D打印機可以識別的東西；修改根據數據而產生的模型，這樣它才不會是一團鋸齒狀的東西”。
將點高轉變成3D模型不難，但要將它變得可3D打印且無懈可擊就難得多了。每個細節（此種情況指每個屋頂和每面墻）需要填充多邊形來形成光滑的模型，這既費時間又很困難，況且Godwin并沒有實現這些的必要技能。因此，他采用了一種更明智的方法。“我取回所有的數據，平均所有點高來制作一張較低細節的高度地圖，并將高度調整為3m的間距，然后將相鄰的平滑數據應用到全體”，Godwin回憶道。這同時也解決了另一個問題，原始文件的大小超過200MB，在常規的閱讀器上要花相當長的時間才能打開，并且還不能進行切片。
由此產生的文件并不完美，但是非常完整，其中有倫敦的鐵路高架橋、橋、公園，甚至還有 正在進行的Crossrail鐵路項目的地上鑿洞。更重要的是，STL文件僅有20MB，并且可以在GitHub這里找到。但3D打印并不是沒有挑戰的，特別是Godwin對此并沒有太多經驗。他買的打印機為Rostock MAX v2 3D打印機，并花費了數天來嘗試不同的設置、溫度和ABS及PLA材料。最終，他解決了PLA材料，并且花了一些時間才可以毫無問題的進行3D打印。“最開始的20塊瓷板有著各種問題，要么建筑物上經常有滴狀斑點，要么模型上有一條條塑料”，Godwin說，但是每次的進步激勵著他繼續前行。
最終，他成功的3D打印出48塊瓷板，將它們拼在一起后就形成了從西邊的海德公園到Godwin自己泰晤士河邊的老房子的倫敦市中心。“它們的打印尺寸為7.5×7.5cm，最終拼在一起后的大小為長90cm、高30cm”，他說，“根據細節層次，打印一塊7.5cm的瓷磚需要1到4個小時，打印一塊15cm的瓷磚則需要3到12小時。關于后者，有兩點很糟糕：它限制了你可以打印東西的時間，因為打印機在打印時需要一個人在旁邊看著；同時它意味著任何打印錯誤將毀掉大量的工作”。
事后回想，Godwin更愿意用更大尺寸的瓷磚。盡管如此，他面臨著一個大多數時候是在晚上或周末進行的需要花費數周的雄心勃勃的3D打印項目。隨后，這些瓷板被貼在一個泡沫板上，泡沫板的背面釘有木條以提供額外的支撐。“準備好所有瓷板進行安裝時，我遇到的主要問題是如何將它們對齊。此時我意識到應該選擇更大尺寸的瓷板，因為那意味著復雜度會降低4倍，同時縫隙也更少”，他回憶道。一些瓷板的形狀稍微有些偏菱形，這導致了幾條不可避免的縫隙。
但最終結果仍然絕對令人驚艷，其中的細節清晰可見。更重要的是，算上運行成本和材料成本，整幅地圖大約只需花費200美元。這是一個如何利用一些基本的舊LIDAR數據的很好的例子。“倫敦的崛起”激發了Godwin將同樣的原則運用到其他城市，甚至包括他同樣曾在其中生活過的舊金山和牛津。
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