3D數(shù)據(jù)。比如倫敦，英國(guó)政府已經(jīng)在線發(fā)布了倫敦大量的LIDAR（激光探測(cè)與測(cè)量）測(cè)量數(shù)據(jù)。幸運(yùn)的是，癡迷于地圖的舊金山程序員Andrew Godwin抓住了這個(gè)便利，利用新發(fā)布的數(shù)據(jù)來實(shí)施他的“倫敦的崛起”項(xiàng)目：一個(gè)華麗而翔實(shí)的倫敦市中心的3D打印立體比例模型。
該項(xiàng)目的關(guān)鍵點(diǎn)在于一個(gè)開放數(shù)據(jù)倡議（Open Data initiative）。在此倡議下，英國(guó)環(huán)境局公開發(fā)布了LIDAR（Light Detection and Ranging）數(shù)據(jù)。據(jù)天工社所知，LIDAR技術(shù)已經(jīng)存在幾十年，勘測(cè)員經(jīng)常用它來精確地捕捉地理細(xì)節(jié)（用于地圖制作）。在這幾十年里，英國(guó)環(huán)境局已經(jīng)收集了大量的地理數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對(duì)于像Godwin這樣的地圖愛好者來說是一個(gè)無比珍貴的寶藏。
QGIS中的LIDAR數(shù)據(jù)
Godwin透露，他多年來癡迷于地圖，且很長(zhǎng)一段時(shí)間以來一直在研究3D地圖數(shù)據(jù)。“今年年初，我終于買了一臺(tái)3D打印機(jī)，然后瞬間有了一個(gè)粗略的計(jì)劃——3D打印真實(shí)的立體地圖”，他回憶道。了解到英國(guó)正在進(jìn)行的數(shù)據(jù)公開計(jì)劃后，一個(gè)絕妙的想法浮現(xiàn)在我腦海。英國(guó)大部分地方的數(shù)據(jù)還未公開，但倫敦市中心（Godwin長(zhǎng)大的地方）的已經(jīng)公布，“倫敦的崛起”就此誕生了。
不幸的是，LIDAR數(shù)據(jù)比當(dāng)初預(yù)想的要繁雜。“低空飛行的飛機(jī)下方的攝像頭采用激光測(cè)距系統(tǒng)來為點(diǎn)高取樣，這意味著你得到的數(shù)據(jù)實(shí)際上是每米上的一系列點(diǎn)高”，Godwin解釋道，“激光測(cè)距的自然誤差導(dǎo)致這些數(shù)據(jù)有些上下浮動(dòng)。因此，甚至一個(gè)完全平坦的屋頂被取樣回來時(shí)就變成了一串高低不一的點(diǎn)高。那意味著你會(huì)面臨兩個(gè)問題：將點(diǎn)高變成3D打印機(jī)可以識(shí)別的東西；修改根據(jù)數(shù)據(jù)而產(chǎn)生的模型，這樣它才不會(huì)是一團(tuán)鋸齒狀的東西”。
將點(diǎn)高轉(zhuǎn)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(gè)細(xì)節(jié)（此種情況指每個(gè)屋頂和每面墻）需要填充多邊形來形成光滑的模型，這既費(fèi)時(shí)間又很困難，況且Godwin并沒有實(shí)現(xiàn)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(shù)據(jù)，平均所有點(diǎn)高來制作一張較低細(xì)節(jié)的高度地圖，并將高度調(diào)整為3m的間距，然后將相鄰的平滑數(shù)據(jù)應(yīng)用到全體”，Godwin回憶道。這同時(shí)也解決了另一個(gè)問題，原始文件的大小超過200MB，在常規(guī)的閱讀器上要花相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間才能打開，并且還不能進(jìn)行切片。
由此產(chǎn)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(jìn)行的Crossrail鐵路項(xiàng)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(zhàn)的，特別是Godwin對(duì)此并沒有太多經(jīng)驗(yàn)。他買的打印機(jī)為Rostock MAX v2 3D打印機(jī)，并花費(fèi)了數(shù)天來嘗試不同的設(shè)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(shí)間才可以毫無問題的進(jìn)行3D打印?！白铋_始的20塊瓷板有著各種問題，要么建筑物上經(jīng)常有滴狀斑點(diǎn)，要么模型上有一條條塑料”，Godwin說，但是每次的進(jìn)步激勵(lì)著他繼續(xù)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?！八鼈兊拇蛴〕叽鐬?.5×7.5cm，最終拼在一起后的大小為長(zhǎng)90cm、高30cm”，他說，“根據(jù)細(xì)節(jié)層次，打印一塊7.5cm的瓷磚需要1到4個(gè)小時(shí)，打印一塊15cm的瓷磚則需要3到12小時(shí)。關(guān)于后者，有兩點(diǎn)很糟糕：它限制了你可以打印東西的時(shí)間，因?yàn)榇蛴C(jī)在打印時(shí)需要一個(gè)人在旁邊看著；同時(shí)它意味著任何打印錯(cuò)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(gè)大多數(shù)時(shí)候是在晚上或周末進(jìn)行的需要花費(fèi)數(shù)周的雄心勃勃的3D打印項(xiàng)目。隨后，這些瓷板被貼在一個(gè)泡沫板上，泡沫板的背面釘有木條以提供額外的支撐。“準(zhǔn)備好所有瓷板進(jìn)行安裝時(shí)，我遇到的主要問題是如何將它們對(duì)齊。此時(shí)我意識(shí)到應(yīng)該選擇更大尺寸的瓷板，因?yàn)槟且馕吨鴱?fù)雜度會(huì)降低4倍，同時(shí)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(dǎo)致了幾條不可避免的縫隙。
但最終結(jié)果仍然絕對(duì)令人驚艷，其中的細(xì)節(jié)清晰可見。更重要的是，算上運(yùn)行成本和材料成本，整幅地圖大約只需花費(fèi)200美元。這是一個(gè)如何利用一些基本的舊LIDAR數(shù)據(jù)的很好的例子。“倫敦的崛起”激發(fā)了Godwin將同樣的原則運(yùn)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。
