Модель горы собирают из открытых карт высот, где у каждой точки поверхности есть координаты и отметка над уровнем моря. Из этих точек строят сетку, сетку превращают в замкнутую оболочку, добавляют базу и разбивку на плитки. Принтер подключается в самом конце, когда модель уже проверена.
Разборы вершин и свежие модели мы публикуем в Telegram-канале «Горы на ладони». Подпишитесь, чтобы видеть путь модели от карты высот до готовой печати.
Где взять высоты горы?
Открытые источники высот покрывают почти всю сушу, кроме приполярных областей, и их точности хватает для узнаваемого силуэта: шаг 30 метров по горизонтали сохраняет гребни, кулуары и седловины. Чаще всего берут три набора данных.
- SRTM — радарная съёмка NASA и NGA, Национального геопространственного агентства США. Шаг сетки 30 метров, покрытие от 60° северной широты до 56° южной, это около 80% суши. Данные распространяет USGS, описание есть в SRTM User Guide.
- Copernicus DEM GLO-30 — модель ESA с шагом 30 метров. Открытая версия покрывает не все страны, полностью мировое покрытие есть у версии на 90 метров.
- ALOS World 3D (AW3D30) — съёмка японского агентства JAXA, шаг 30 метров, построена по оптическим стереоснимкам. Для скальных районов этот набор берут часто.
Все три набора описывают поверхность, вместе с домами, деревьями и всем, что лежит на рельефе. В горах это почти не заметно. Для города получились бы слипшиеся крыши и кроны вместо чистых улиц.
Почему настоящий рельеф выглядит плоским?
Причина в масштабе. Гора высотой 1000 метров внутри участка 20 километров на модели длиной 100 миллиметров поднимется всего на 5 миллиметров — такой расчёт приводит Map2Model. На полке это читается как слабый бугор, поэтому вертикальное преувеличение задают намеренно.
Ориентиры, которые используют при подготовке: пологим ландшафтам подходит коэффициент 2–3×, резким альпийским склонам хватает примерно 1×. Слишком большое значение превращает вершину в иглу и стирает узнаваемость.
Как выглядит путь от карты до STL?
Порядок действий один и тот же, и пропуск любого шага виден на печати.
- Скачивают тайл карты высот на нужный участок и обрезают по рамке будущей модели.
- Из растровых высот строят сетку: в Blender высотная карта становится рельефом через модификатор, в QGIS для этого есть отдельные плагины.
- Задают масштаб, добавляют вертикальное преувеличение и строят базу. Без базы модель получится тонкой пластиной.
- Проверяют, замкнута ли оболочка. Слайсер может залечить открытые края сам, а может упасть с ошибкой, и тогда брак проявится уже на печати.
- Крупные участки режут на плитки с замками, чтобы деталь помещалась на стол принтера.
Если проходить этот путь не хочется, модель можно взять готовой: в каталоге собраны вершины в нескольких размерах, от настольных до полочных.
Что портит модель?
Три причины встречаются чаще остальных. Первые две видны уже на пробном отпечатке.
- Мелкий размер. У модели размером 8–10 сантиметров на рельеф приходится мало точек из карты высот: гребни сливаются в общий бугор.
- Крутые склоны без поддержек. Вертикальная стенка и козырёк требуют опор, иначе нити провисают и получается «борода» снизу.
- Попытка печатать крупную модель одним куском. Сборка из плиток даёт швы, зато снимает многочасовые поддержки и риск брака.
Что учесть в настройках печати?
Толщина слоя от 0,12 до 0,2 миллиметра — обычный компромисс между временем печати и гладкостью склонов. Диаметр сопла 0,4 миллиметра задаёт предел мелких элементов: гребень тоньше сопла не пропечатается. Фотополимер держит мелкие формы точнее, но модель высотой 20 сантиметров требует ванны подходящего размера.
Перед печатью полезно посмотреть модель в слайсере в разрезе. Так видно, где нужны поддержки и не упрётся ли вершина в сопло на верхних слоях. Если принтера ещё нет, с чего начать выбор, разобрано в статье «Как выбрать 3D-принтер для печати моделей гор».
Коротко
Путь от спутниковой карты до модели на полке держится на четырёх вещах: данных, масштабе, базе и разбивке на плитки. Ошибки появляются там, где модель мельчат и экономят на поддержках.
Выбрать вершину и размер можно в каталоге моделей. Начать проще с тех вершин, что узнаются с первого взгляда: у Эльбруса это двойной вулканический конус высотой 5642 метра.
Источники
- SRTM User Guide, NASA и NGA; распространение данных — USGS
- Copernicus DEM GLO-30, ESA
- ALOS World 3D AW3D30, JAXA
- OpenTopography: 3D Printing Digital Elevation Models
- Map2Model: 3D print a terrain map
