三維立體地圖的制作與出版研究

馬紅文 游世龍 劉國強

摘 ?要：該文以三維立體地圖的制作與出版為研究對象，論文首先分析三維立體地圖的基本原理，進而探討了三維立體地圖的制作流程，在此基礎上，論文詳細論述了印刷與裝訂的過程，論文是筆者長期實踐工作基礎上的理論升華，相信對從事相關工作的同行能有所裨益。

關鍵詞：三維 ?立體地圖 ?制作 ?出版 ?印刷

中圖分類號：TU198;TP391.41 ? 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）10（c）-0036-02

立體印刷又稱3D印刷，是一種模擬人眼間距可產生空間差的原理，將不同角度、不同層次的像素記錄在感光材料上，再借助光柵材料的復合，于二維的平面圖像上呈現三維的立體效果。三維立體地圖是利用3D印刷原理，是通過特定的立體制作，結合最新的印刷技術，使人們不借助任何工具，在二維平面中看到一幅三維立體的全景地圖。

三維立體地圖具有平面地圖不可比擬的特點：圖像清晰，層次豐富;光澤度好，顏色鮮艷，不易褪色;具有很強的立體感，可以于二維的平面中觀看全景的立體效果，尤其是大比例尺地形圖和遙感影像圖，給人以身臨其境的感受。

1 ?原稿的獲取

立體圖像是由多個角度看到的平面圖像合并而成的。獲得立體圖像原稿有兩種方法：相機拍攝和立體軟件制作。

1.1 相機拍攝

用照相機實拍有單相機多次拍攝、多相機單次拍攝和立體相機拍攝3種方法。單相機多次拍攝是用一部相機沿著一定的半徑間隔相等的角度多次拍攝取圖。由于有時間間隔的關系，比較適合拍攝靜止不動的物體，有動作或光影發生變化時對圖像的影響較大。多相機單次拍攝是用幾部相機沿著一定的半徑間隔相等的角度在滑軌上同時放置，同時按快門同時拍攝取圖。

1.2 立體軟件制作

只要是平面印刷可用的圖片都可以采用立體軟件制作立體印刷品。有很多三維立體軟件或模擬立體軟件，如3dsmax、maya、softimage、3D之星、psdto3d等都可以將國畫、油畫、照片等平面圖畫制作成立體圖畫，制作時，按照軟件的指引，輸入必要的數據，即可輕松快速地將普通的平面照片轉化成3D圖片。

用專業軟件處理原稿的優勢是無須構建模型來完成，較易取得各種景物，方便、快捷。三維立體地圖原稿的獲取即是利用這種方法。

2 ?三維立體地圖的制作

三維立體地圖的制作主要是地理底圖的制作、數字高程圖的制作和三維立體數據的生成。下面以立體衛星影像地圖為例，簡要介紹了三維立體地圖的制作流程，如圖1所示。

2.1 制作衛星影像地理圖

建立衛星影像數據的數學基礎，在相同投影參數下，將衛星影像數據與相關地理信息資料相匹配，添加相應的地理要素，生成適合立體衛星影像地圖生產的衛星影像地理圖，見圖1。

這里需要用圖像處理軟件對衛星影像數據進行勻色和調色處理，使影像盡可能接近于自然色彩，有利于衛星影像三維立體圖的生成。

2.2 制作衛星影像數字高程模型

數字高程模型（Digital Elevation Model），簡稱DEM，是用一組有序數值陣列形式表示地面高程的一種實體地面模型。DEM制作是利用數字高程模型中的色彩與高程相對應的信息，由立體制圖軟件建立數學模型。

在制作衛星影像數字高程模型時，首先設置制圖區域內的最高點和最低點色彩的顏色值（RGB），由軟件自動識別最高點和最低點并生成漸變的高程模型。某衛星影像中，最高點1118m設為棕色，最低點-461m設為綠色，軟件根據RGB值自動實現色彩由綠色向棕色漸變，形成衛星影像數字高程模型。

2.3 生成三維立體圖數據

生成三維立體圖數據主要步驟有以下幾點。

（1）將衛星影像數字高程圖與衛星影像地理圖在統一的數學基礎下進行配準。

（2）設定光柵材料能表現的最大位移量。

（3）設定CTP分辨率與光柵分辨率相對應的每個柵距圖像幀數。75線/英寸的光柵材料對應的每個柵距圖像幀數為15個左右。

（4）設定每個像素的變形值，合成不同角度的圖像。像素的變形值由軟件自動根據相關參數自動設定。

（5）利用軟件預覽工具生成彩色和灰度兩種紅藍立體預覽圖，檢查立體參數設定的正誤和準確程度。

（6）預覽無誤后，生成立體衛星影像地圖專用立體數據。

3 ?印刷與裝訂

3.1 數據輸出

根據CTP尺寸設置頁面及光柵參數，導入專用立體數據，通過CTP直接制版技術生成三維立體衛星影像圖的輸出制版數據。

3.2 印刷

3.2.1 光柵材料

承印三維立體產品需要用特種光學材料——光柵材料。光柵材料有立體光柵膜、立體光柵板和立體光柵片3種。立體光柵膜分辨率有32線/英寸和24線/英寸，適合做立體婚紗照、立體裝飾畫、立體燈箱、立體廣告等;立體光柵板分辨率為23線/英寸、25線/英寸和42線/英寸，適合做立體人物、立體寫真、立體藝術畫、立體廣告等;立體光柵片分辨率為150線/英寸和75線/英寸，適合做立體名片、立體賀卡、立體掛歷、立體臺歷、3D魔卡、鑰匙扣。

3.2.2 印刷

立體印刷的質量好壞，對立體圖片的直觀效果有明顯影響，三維立體地圖一般采用高檔的膠印機用UV墨直接在光柵背面印刷。

由于光柵的聚焦和阻礙作用，要求印刷網線清晰、套印準確，套印誤差不允許超過0.02mm，因此需采用特別的對位系統，使印版上的條紋與片材上的光柵條紋精確對應。

3.3 裝訂

裝訂工序包括背涂和模切。背涂是在印刷后的光柵背面涂覆一層透明涂料或白色涂料，以提高圖像的亮度，使圖像更清晰，層次更加分明。

由于光柵材料較厚，不能像普通紙張那樣直接裁切成成品，而要采用模切的方式裁切。

4 ?結語

三維立體地圖首次將光學原理、攝影測量學及立體光柵技術和印刷技術與地圖制圖技術相結合，突破了傳統地圖制圖中紙質載體單一以及平面地圖表達對立體信息展現的局限性，改變了以往借助于紅綠眼鏡等專業工具的立體影像觀測方式，實現了地圖產品的裸眼立體信息表達。三維立體地圖產品圖像清晰、層次豐富，真實地模擬地表起伏形態、地表紋理細節等信息，具有很強的立體感與視覺效果，使觀察者產生身臨其境的感覺，具有很高的藝術欣賞價值。相對傳統的紙質地圖和數字4D產品，裸眼三維立體地圖產品更加符合社會公眾的認知習慣。

參考文獻

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