從古至今，感知戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境，掌握地理地形，始終是兵家擺兵布陣的基礎(chǔ)。特別是在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，地圖更被視作對(duì)敵實(shí)施精確作戰(zhàn)的“眼睛”。日前，蘭州軍區(qū)某測(cè)繪信息中心成功研發(fā)出3D地形圖并投入使用，將戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境完全“搬進(jìn)”作戰(zhàn)指揮室。那么，首張3D地形圖是如何誕生的？

　　這支曾榮獲“軍隊(duì)科技創(chuàng)新群體獎(jiǎng)”的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在執(zhí)行保障任務(wù)過程中常常感覺到，傳統(tǒng)的軍事地形圖有著難以克服的弊端：計(jì)算機(jī)地形顯示雖然逼真，但范圍受到影響，野戰(zhàn)條件下更是受到諸多局限；而地形沙盤對(duì)局部戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的顯示不夠精細(xì)。中心技術(shù)人員設(shè)想，如果能制作一種全新的測(cè)繪產(chǎn)品，既能多角度地觀察地形，又能在其提供的逼真的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境里與對(duì)手展開較量，一舉解決戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的精確微縮顯示等難題該多好。

　　3D打印機(jī)帶來的機(jī)遇與難題

　　就在科研人員苦苦思索之際，3D打印機(jī)的出現(xiàn)帶來了希望。這項(xiàng)被喻為將“推動(dòng)第三次工業(yè)革命”的技術(shù)，能直接根據(jù)計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)，生成各種形狀，進(jìn)而在很短的時(shí)間里制造出更復(fù)雜的產(chǎn)品，而且能大大提高材料的利用率，該中心當(dāng)機(jī)立斷，引進(jìn)了一臺(tái)3D打印機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)。

　　然而，3D打印的問題隨之也很快出現(xiàn)了：目前，3D打印機(jī)所用的原材料僅限于石膏、樹脂、塑料以及金屬粉末等寥寥數(shù)種，每種原材料的價(jià)格都在幾百到上萬元一公斤不等，即使能夠用來打印地圖，但高昂的成本使規(guī)模化生產(chǎn)幾乎不可能，此外，3D打印機(jī)所用數(shù)字建模程序非常復(fù)雜，而且打印出的模具耐久性也非常差。

　　用什么材料既能節(jié)約成本，實(shí)現(xiàn)大規(guī)�；a(chǎn)，同時(shí)又具有耐久性，從而能實(shí)現(xiàn)既經(jīng)濟(jì)又快捷地打印立體地形圖呢？這成為科技人員需要克服的難題。

　　廢舊地圖解決

　　打印材料成本高難題

　　某天，地圖供應(yīng)隊(duì)的一張銷毀廢舊地圖的請(qǐng)示送到中心主任王明孝的案頭時(shí)，他的腦中突然有了想法。

　　地圖都用高級(jí)印刷紙印刷，具有良好的抗水性、耐折性和可書寫性。而眼下庫房里有數(shù)以千噸的地圖紙需要銷毀，是一項(xiàng)耗時(shí)又費(fèi)力的大工程，何不嘗試著用地圖紙作材料，打印立體地形圖，既能實(shí)現(xiàn)精確保障，又節(jié)約成本，還能給廢舊地圖銷毀找到一條新的出路，可謂一舉三得的好事！

　　經(jīng)過論證后，研究小組馬上動(dòng)手嘗試！

　　中心從有限的家底中“擠”出一百多萬元，購(gòu)回六臺(tái)不同類型的3D打印設(shè)備進(jìn)行科研攻關(guān)，同時(shí)，開始了對(duì)舊地圖進(jìn)行改造。

　　技術(shù)人員對(duì)廢舊地圖紙的背面進(jìn)行去靜電、除塵、用射線照射破壞表面分子結(jié)構(gòu)，處理后的地圖紙能充分滲透打印油墨，且符合打印原材料的要求。

　　由于地圖紙纖維素含量高，普通膠水或者強(qiáng)力膠的黏合效果都不好，而且影響層疊效果。技術(shù)人員通過反復(fù)試驗(yàn)，終于研制出一種黏合度高、抗凍性強(qiáng)、成本低廉的專用樹脂環(huán)保膠水，解決了地圖紙黏合難題。

　　設(shè)計(jì)新程序提高打印效率

　　原材料問題解決后，研究人員根據(jù)需求，重新開發(fā)相關(guān)軟件。

　　他們先利用數(shù)字地形信息系統(tǒng)，對(duì)地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行修測(cè)更新；結(jié)合高分辨率影像，編輯地形圖上的地物和地貌要素，生成地形模型的表面紋理圖片。接著，技術(shù)人員從電子地圖數(shù)據(jù)中提取出所需要的數(shù)字高程模型（DEM）數(shù)據(jù)，通過綜合處理，生成三維的數(shù)據(jù)地形模型。再利用自主研發(fā)的六套軟件，將紋理底圖貼合到三維地形模型，給地形模型蓋上一張與實(shí)地一致的“被子”，并轉(zhuǎn)換成3D打印機(jī)可以識(shí)別的數(shù)據(jù)格式，讓3D打印機(jī)可以直接打印。

　　這套新的打印軟件大大提高了3D打印機(jī)的效率，使打印時(shí)間從原來的24小時(shí)提高到了8小時(shí)，從而大大提高了地圖打印的效率。

　　一切準(zhǔn)備就緒，開始打印。

　　技術(shù)人員將裁切好的廢舊地圖紙一張一張送入打印機(jī)后，打印機(jī)按分層數(shù)據(jù)，對(duì)要打印的模型邊緣進(jìn)行上色并確認(rèn)識(shí)別，隨后，打印好的紙被傳往造型平臺(tái)，識(shí)別探頭對(duì)每張紙的識(shí)別碼進(jìn)行確認(rèn)后，旋轉(zhuǎn)的刀具沿打印紙上預(yù)劃的輪廓線進(jìn)行淺度切割，隨后，膠水滾輪在模型區(qū)域均勻涂抹上膠水，區(qū)域外則簡(jiǎn)單涂上，完畢后，下一張紙被機(jī)械臂傳送上來，黏合在前一張紙上，就這樣逐層遞加，整個(gè)過程由全自動(dòng)控制，最后打印成一個(gè)四四方方的“紙盒”。

　　打印完畢后，技術(shù)人員沿著切割線輕輕剝離輪廓線外的小紙塊后，一塊立體地形圖就栩栩如生地呈現(xiàn)在眼前了，立體的地形圖上，山川河流的每一條紋理都清晰可見。

　　“如臨其境，溝壑山川盡在方寸之間”

　　據(jù)該中心主任王明孝介紹：打印出的彩色3D地形圖要素完整、形象逼真，與傳統(tǒng)沙盤相比，具有精度高、重量輕、便于攜帶的特點(diǎn)，特別是地形顯示更加精細(xì)明確，實(shí)現(xiàn)了對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的真實(shí)再現(xiàn)，被稱為“立體地形圖”，它為軍事地形分析、首長(zhǎng)指揮決策、部隊(duì)遂行任務(wù)提供了準(zhǔn)確可靠的依據(jù)，而成本幾乎是其他材料的千分之一。一位蘭州軍區(qū)領(lǐng)導(dǎo)看過打印出來的地圖后禁不住贊嘆：“如臨其境，溝壑山川盡在方寸之間”。

　　近日，在蘭州軍區(qū)信息工程科技創(chuàng)新工作站剛剛舉行的科研鑒定會(huì)上，該中心制定的《蘭州市區(qū)3D地形圖》取得了6項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利。全國(guó)制圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)專業(yè)委員會(huì)主任、中國(guó)工程院院士王家耀評(píng)價(jià)說：“這項(xiàng)成果的研制，是地圖學(xué)的一個(gè)重大突破，在地圖印刷史上具有劃時(shí)代的意義，結(jié)束了沒有紙質(zhì)立體地形圖的歷史�！�

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　　什么是3D地形圖？

　　3D地形圖是依據(jù)一定的數(shù)學(xué)法則，使用制圖語言，通過制圖綜合，以紙張為載體，3D打印技術(shù)為支撐，三維立體模型為依托，使用規(guī)范的符號(hào)，以3D模型的形式表達(dá)地球表面各種地形地物的空間分布、聯(lián)系以及某一時(shí)刻的狀態(tài)。它以平面地形圖為表面紋理，利用DEM數(shù)據(jù)生成三維地形模型，采用3D加法層疊打印技術(shù)制作而成的立體實(shí)物地圖。

　　來源：《中國(guó)國(guó)防報(bào)》