[发明专利]一种基于NSDTF-DEM数据的纸基3D打印方法

说明书

本发明公开了一种基于NSDTF‑DEM数据的纸基3D打印方法。该方法首先将NSDTF‑DEM数据转换为ArcInfo ASCII Grid格式的DEM数据，然后根据栅格计算原理和规则格网生成三角网格曲面算法进行DEM数据的三维表面构建，并根据该三维表面通过偏移、拉伸和切割方法进行DEM数据的三维立体建模，最后通过等层厚分层原理对DEM的三维模型进行分层，并使用纸基3D打印方式将DEM的三维模型打印输出。该方法对DEM数据的建模过程快速稳定、精度高，纸基3D打印方式缩短了3D打印时间，绿色环保，且打印过程中不需要其他支撑材料，得到的3D打印模型能够完整呈现数字高程模型数据的三维形态，对于山峰和河流也有较高的打印精度。

技术领域

本发明涉及数字高程模型（Digital Elevation Model，简称DEM）实体建模领域，具体涉及一种基于NSDTF-DEM数据的纸基3D打印方法。

背景技术

地理信息数据是用一定的测度方式描述和衡量地理对象的有关矢量化标志，数字高程模型（Digital Elevation Model，简称DEM）是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的实体地面模型，是一种典型的地理信息数据。DEM数据在测绘、水文、气象、地貌、地质、土壤、工程建设、通讯、军事等国民经济和国防建设以及人文和自然科学领域都有着十分重要的作用，在工程建设方面，可用于土方量的计算、通视分析，在防洪减灾方面，可用于水文分析，在无线通讯方面，可用于蜂窝电话的基站分析等。目前，地理信息数据多是通过软件进行模拟观察，进而解决实际问题，但模拟的三维影像与真实的三维信息仍存在较大的差别，在实际应用中不能向人们传达确切的三维立体信息，基于地理信息数据的模具制造也颇为困难，因而，地理信息数据的3D打印技术就显得十分重要和必要。

NSDTF-DEM是中华人民共和国国家标准地球空间数据交换格式——格网数据交换格式，但这种格式的DEM文件不能与现有的三维信息处理软件相兼容。许多学者对NSDTF-DEM数据格式进行了研究，发现该数据用记事本打开是明码格式，进而提出了方案，可将NSDTF-DEM转换为三维信息处理软件识别的格式数据。STL（Stereo Lithography）是3DSYSTEMS公司制定的一个接口协议，是一种快速原型制造技术服务的三维图形文件格式，由于其格式简单、跨平台性良好等优点，被广泛研究和应用，已经成为行业内默认的快速原型标准接口文件。要想实现NSDTF-DEM数据的3D打印，最有效的途径是将其转换为STL文件，但目前并没有直接的转换软件问世，因此，需要找到最合适的中间转换软件，不仅要实现NSDTF-DEM数据向STL格式的正确转换，还要保证尽可能小的数据丢失。

3D打印是近年来的研究热点，市面上的3D打印机层出不穷，3D打印材料也多种多样。Matrix 300 3D打印机是一种以纸张为成型材料的3D打印机，通过对二维分层切面进行切割来实现3D模型每个二维切层的“打印”。纸张是一种价格相对较低的材料，质量轻，显色性好，且可以回收再利用，符合绿色可持续发展的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供一种基于NSDTF-DEM数据的纸基3D打印方法。

本发明的目的通过如下技术方案实现。

一种基于NSDTF-DEM数据的纸基3D打印方法，首先需要对NSDTF-DEM数据进行格式转换得到ArcInfo ASCII Grid格式的DEM数据，该方法包括DEM数据的表面建模、DEM数据的三维建模和DEM三维模型的3D打印。

进一步地，所述的DEM数据的表面建模是：首先根据栅格计算工具将转换得到的ArcInfo ASCII Grid格式的DEM数据中被放大的高程值还原为实际大小，还原后的数据以ASC格式存储，然后利用规则格网数据生成三角网格曲面算法对ASC格式的DEM数据进行表面建模，得到DEM数据的三维表面模型，然后将生成的所述三维表面模型以STL格式存储，以备DEM数据的三维建模使用。