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河北省制作出国内民用领域首幅3D打印地貌图

文章来源: 发布时间:2016-06-28 09:04:34 点击数:993次

国内民用领域首幅3D打印地貌图在我省问世,填补空白——(引)

3D打印版河北地貌图来了

其精细准确程度远超传统地图,将为城乡规划、灾害应急提供“立体依据”(副)

  张家口崎岖的山脉,衡水宽广的平原,承德广袤的草原……近日,河北省制图院利用3D打印技术制成了国内首幅民用3D打印地貌图成品,将我省的地形地貌精确呈现。

  这项技术的成功运用也标志着未来地质灾害应急、城镇发展规划、重大项目建设有了新的地形地貌绘制方法。而在民用领域,3D打印地图也将逐步代替二维地图,成为民用地图领域的主流。

  这幅“3D版河北地貌图”到底长啥样?制作这幅地图又有哪些不为人知的故事?记者带您一起看看。 

  【现场】手指轻抚地貌图 平原上也有极细微高差

  20日15时,记者在河北省制图院办公室内见到了运用3D打印技术制成的我省地貌图。

  从远处看去,这幅长70厘米、宽52厘米的地貌图与普通地图没有太大区别,走近之后,地貌图上的细节才清晰地呈现出来。

  “用3D打印技术制作地貌图,在我国民用地图制作领域尚属首次,这项技术也填补了我国3D打印大面积地形图的技术空白。”河北省制图院高级工程师王宝成指着一幅已经成型的地貌图说。

  这幅3D打印的河北省地貌图地理要素完整,标示清晰。我省丘陵、盆地、平原等多种地形,均通过3D制图清晰地反映出来。

  记者在这幅地貌图上看到,不仅每种地形之间有所区别,甚至每个山头的高度也有着微小的区别。

  “比如说目前我省海拔最高的是位于张家口小五台山的东台,海拔高度两千八百多米。”王宝成边指着边告诉记者,记者低下头仔细观察,发现他手指着的小五台山东台的位置确实要比周围的山头略高一些。

  王宝成介绍,这张3D地形图精确度为0.075毫米,达到国际领先水平,甚至超过了许多纸质平面地图的精度。

  而“0.075毫米”的概念,就是约一根头发丝的粗细,比一些A4打印纸还要薄。

  普通的立体地貌图大多将平原地区在一个平面涂成绿色,而在王宝成的指引下,记者逆着光线观察发现,在石家庄、衡水一带,平原地貌上极其微小的差别竟也被标志出来,用手慢慢摸上去,才能感觉到高差的细小纹路。 

  【揭秘】打印地图需一天 数据转换用了两个多月

  王宝成说,虽然打印一幅这样的河北省地貌图只需一天左右的时间,但之前的准备工作却让研究人员花费了不少时间。

  2015年8月份,省制图院从美国引进了3D打印机,这种先进的填埋式打印机可以完成复杂、精细的3D打印。

  可问题也随之而来。之前我国民用测绘领域尚未有过3D打印技术的运用,这台机器怎么用,是打印制图工具还是地图,打印什么样的地图?

  经过反复讨论和计算,省制图院决定使用这台打印机,打印地形地貌都非常全面的河北地貌图。

  “我们的数据库里有非常全面的地理信息数据,都是这些年来我们在全省范围内收集的数据。”王宝成强调,正是仰仗于手中8800多幅1:10000的地貌图,600多幅1:50000的地貌图才为打印“3D版河北地貌图”打下坚实基础。

  做什么的问题解决了,新的问题又出现了。这些基础地理信息国标数据格式与3D数据格式不一样,工作人员起初无法做到精确地转换。通过一次次的转换试验,不知废掉了多少个模板后,两个多月的时间里,所有数据的转换工作才完成,进而能够让3D打印机完整的制成全省的地貌图。

  【特点】制图细、全、快 3D打印技术优势明显

  在省制图院办公室内记者还见到了大量的常见二维地图以及老式立体地图,那么,3D打印出来的地貌图比起这些二维地图和立体地图有哪些优势呢?

    “比起传统的二维地图,3D打印的地貌图具有更为精细和全面的特点。”王宝成说,传统二维图一部分是由手工绘制而成,手工绘制而成的地图不仅费时费力,而且容易产生细小的误差;另一部分则是机器制图,目前多数制图机的打印精度远远比不上3D打印机“0.075毫米”的精度,也就无法将细微的差别体现出来。

  另外,二维地貌图上的高差只能由等高线标示出来,说到底还是示意图,没有3D打印出来的地图全面、真实。

  而比起传统的老式立体图,3D打印图也有着明显的优势。

    “过去做一个沙盘(老式立体图),需要我们拿着木屑等材料一点点堆砌,做错了一点就是满盘皆输,还得推倒重来,做一幅图往往需要几天甚至几十天。”

  作为一名“老制图”,王宝成对此深有体会,“3D打印机出现后,可以将这一时间缩短几十倍。”

  同时,老式立体图保存性差,时间一长很容易出现崩裂、掉色等情况,而采用了新型材质的3D打印地貌图则不存在这一问题。

  【用途】携手无人机 快速呈现地质灾害下地貌

  3D打印地图优点如此明显,它将应用在哪些领域?王宝成介绍,3D打印地貌图在民用测绘领域主要有三大用途。

  一是为重大建设项目选址提供依据。

    “过去在我国西北某地曾出现过一次事故,一家工厂正好建设在了地质灾害多发区域。长期干旱后的突然降雨,造成了滑坡泥石流,大量厂房被损毁。”王宝成说,这就是项目选址前没有做到实时掌握周边地形地貌才造成的事故,如果提前绘制一幅3D打印地貌图,很多地质灾害隐患就可以一目了然。

  二是政府部门对城镇发展的规划应用。

    王宝成介绍,目前已有我省张家口蔚县、内蒙古自治区某地表达了意向,希望通过我省制图院采用3D打印技术绘制本地区地貌,为规划发展提供决策依据。

  第三项用途,也是王宝成认为最为重要的测绘应用,是地质灾害应急制图。

    “现在发生地质灾害后,我们往往只能通过二维图片判断情况,这既拖长了判断时间,也降低了判断的准确性。”王宝成告诉记者,未来如果一旦发生地质灾害,测绘部门可立即派出无人机进行实施测绘,工作人员可利用传回的数据打印3D地貌图,在最短时间内将地质灾害造成的影响等信息传递给决策层。

  而在普通地图领域,王宝成认为,大约十年之后,3D地貌图就将取代目前的二维地貌图成为市场主流。 

  【延伸】年底前我省“天地图”将全部完成

  地理信息数据为3D打印地貌图的实施贡献了巨大力量,而在数字地图的重要领域,我省也发展迅速。

    “‘天地图’是国家测绘地理信息局主导建设的国家地理信息公共服务平台,‘天地图·河北’则是该平台的省级节点。”河北省基础地理信息中心天地图事业部主任吕从告诉记者,这个平台由国家、省级、市级三个节点组成,可为政府、企事业单位、公众提供数据应用服务。

  简单来说,其功能与大家在手机和电脑上应用的地图软件、导航软件类似,但有两个核心区别。

    一方面,部分商业地图多注重城镇地区的数据服务,乡村地区数据不够详尽,“天地图”弥补了这一缺陷,如我省范围内“天地图”就可以做到整个范围内1:10000的精度,这也就意味着,可以辨识大街上的一辆小汽车。

    另一方面,过去数字地图往往由国外建设运行,给我国政府机构与公众使用带来了一定的信息安全隐患,“天地图”则是完全自主测绘、开发。

    “现在我省除保定地区外,其他地区‘天地图’数据已经上传完毕,年底前全省的数据也将全部充实进系统内。”吕从说道。

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