Как программист 3D-напечатал окончательную карту Лондона, используя данные LIDAR

Национальные правительства публикуют в Интернете все виды официальных данных, но большинство людей ими не пользуются. Программист из Сан-Франциско Эндрю Годвин - не большинство людей. Недавно он нашел способ использовать данные британского правительства LIDAR для создания масштабной модели небольшого кусочка центрального Лондона, города, где он вырос.

LIDAR, или Light Detection and Ranging, - это геодезическая технология, которая измеряет расстояние с помощью лазеров и применяется в картографии, а также в других научных зонтах, таких как сейсмология и геология. Годвин получил идею для своей карты под названием «Лондонское восстание», когда через Twitter узнал, что Агентство по охране окружающей среды Великобритании начало публиковать данные ЛИДАР о ландшафте Лондона. В поисках инновационных способов использования 3D-принтера, который он недавно приобрел, Годвин обнаружил, что может преобразовать необработанные данные в 3D-карту с фактическим вертикальным рельефом.

Он столкнулся с первым серьезным препятствием проекта, когда начал преобразовывать необработанные данные LIDAR в печатный STL-файл, который мог прочитать 3D-принтер. Годвин полагался на некоторую базовую геометрию для преобразования облака точек данных в трехмерную модель, но для преобразования его зубчатых краев в более гладкую модель потребовались некоторые навыки извлечения признаков, которыми Годвин не обладает. «Я просто взял все данные, усреднил точки, чтобы составить карту высот с меньшей детализацией, установил высоту с интервалом в 3 метра и применил сглаживание на основе соседей ко всему», - пишет Годвин в своем подробном сообщении в блоге о проекте.

После того, как Годвин создал свой файл STL объемом 200 МБ, он пережил бесчисленные часы проб и ошибок, так как он настраивал различные настройки на 3D-принтере, изменяя используемый им пластиковый материал, температуру сопла и скорость потока пластика. «Первые 20 плиток были с различными дефектами, или часто здания были бы блобными, или на модели оставались пластиковые нити», - говорит Годвин.Несмотря на то, что первые версии, напечатанные Годвином, были беспорядочными, у каждого было достаточно доказательств того, что он был на правильном пути. Это чувство прогресса поддерживало его.

Помимо точной настройки 3D-принтера для получения чистой плитки, принтеру требуется несколько часов для выполнения каждой печати. Это означает, что даже если бы Годвин слегка изменил температуру сопла или количество выдавливаемого пластика, ему, возможно, придется подождать четыре часа, чтобы увидеть, что это конкретное усовершенствование провалилось. Испытание нескольких различных вариантов настроек принтера может занять целый день, поэтому настойчивость (а также необходимость заниматься другими делами в это время) стали критически важной частью процесса.

Хотя данных LIDAR достаточно для того, чтобы потенциально составить карту всего Лондона, Годвин решил воссоздать определенный фрагмент Центрального Лондона из-за хорошо известных ориентиров, которые он содержит, и небольшой концентрации высоких зданий, которые добавили бы его драматической высоте на его карту. Протянувшись вдоль Темзы от Гайд-парка на западе до старой квартиры Годвина в Королевских доках на востоке, область, покрытая картой, требовала, чтобы Годвин напечатал 48 квадратных плиток по 7,5 см с каждой стороны, чтобы получить готовую карту, что примерно равно 3 ноги на одну ногу. Имея 48 плиток, на печать которых ушло от одного до четырех часов, и в совокупности с часами технических трудностей с 3D-принтером, вы можете начать понимать, какую преданность требовали, чтобы довести этот проект до конца.

После заслуженного успеха карты Лондона Годвин планирует применить свое преобразование данных LIDAR к трехмерным картам рельефа в другие города по всему миру. Возможно, его новая база в Сан-Франциско станет предметом его следующей попытки, поскольку он уже начал собирать данные ЛИДАРа о полуострове Сан-Франциско из USGS. Карта Лондона, которая висит над его столом, служит напоминанием о том, что многое возможно с небольшим объемом данных, 3D-принтером и избытком настойчивости и терпения.