Hier wird erklärt, wie man 3D-druckbare Geländemodelle aus geologischen Höhendaten erstellen kann.

Die hier vorgestellte Methode hat den Vorteil, dass nur ein Tool (QGIS) verwendet wird, und auch kein Rasterbild als Zwischenformat verwendet wird, was typischerweise zu Verlusten bei der Präzision und zu Artefakten im 3D-Modell führt.

Höhendaten für die gewünschte Region

Als erstes braucht man natürlich passende Höhendaten (englisch DEM=Digital Elevation Data). Für einen Großteil des Globus sind freie Daten verfügbar, aber die Auflösung variiert stark.

Hier kann man freie Höhendaten bekommen:

• http://www.viewfinderpanoramas.org/dem3.html
• ... hier eine Clickable-Map: http://www.viewfinderpanoramas.org/Coverage%20map%20viewfinderpanoramas_org1.htm
  
  

Wir nehmen hier als Beispiel ein Tal in den Alpen. Für die Alpen bekommt man bei viewfinderpanoramas.org Daten mit 30m-Auflösung, die sich wunderbar eignen. Die Daten sind gekachelt, d.h. nicht die ganze Region befindet sich in einer Datei, sondern werden in aneinander grenzende Regionen ("Kacheln") aufgeteilt. Als erstes müssen wir die richtige Kachel finden. Für die Alpen heissen die Kacheln z.B. N47E006, das ist der Längen- und Breitengrad der Kachel. Um den Längen- und Breitengrad der gewünschten Region herauszufinden kann man z.B. einfach in die Adresszeile bei Google Maps schauen:

In diesem Beispiel ist die Position 47.7414702,12.3130969, d.h. wir laden uns die Kachel N47E012 herunter.

TODO: Gebiet befindet sich in 2 oder mehreren Kacheln

Import in QGIS

QGIS ist ein freies GIS (Geographic Information System), das für Windows, MacOSX und Linux verfügbar ist. QGIS kann man hier herunterladen: www.qgis.org

Das QGIS-Paket besteht aus mehreren Programmen, wir nutzen hier den QGIS Desktop.

Die Höhendaten befinden sich (in unserem Beispiel) in einer HGT-Datei. Wir suchen danach im "Browser" und doppelklicken die Datei. Danach sollte sich die Datei öffnen und das Programm so aussehen:

Als nächstes suchen wir uns den Ausschnitt, für den wir uns interessieren. Der Vergleich mit Google Maps ("Gelände" aktivieren!) ist hier hilfreich. Mit den Werkzeugen Verschieben und Zoom verändern wir die Anssicht so, dass alles, was uns interessiert sichtbar ist (und wenig mehr).

Danach markieren wir den Bereich mit Hilfe des Werkzeugs "Clipper", das sich im Menü unter Raster->Extraktion befindet.

Bei Ausgabedatei, drücken wir auf "Wählen..." und definieren dort das die Zieldatei, z.B. "ausschnitt.tif".
Dann drücken wir auf "OK" und auf "Schließen".

Jetzt können wir den Original-Layer löschen. Dazu selektieren wir die Input-Kachel und drücken den Knopf "Layer/Grupe löschen"

Projektion/Koordinatensystem

Das Koordinatensystem ist momentan noch winkelbasiert (Einheit ist Grad). Wir müssen aber eines mit Meter als Einheit wählen, damit der Export wie gewünscht funktioniert.

Dazu drücken die Knopf mit dem akuellen Koordinatensystem in der rechten unteren Ecke des Fensters:

Dann selektieren wir "Spontan-KBS-Tranformation aktivieren", geben "mercator" oben bei "Filter" ein, und wählen aus der Liste "World_Mercator".

Nun wählen wir Ansicht->Volle Ausdehnung im Menü, um die gewählte Region optimal im Fenster darzustellen.

Export mit Qgis2threejs

Qgis2threejs installieren

Der Export in eine druckbare STL-Datei wird mit dem Plugin Qgis2threejs durchgeführt. Dazu muss es erstmal installiert werden. Wir wählen im Menü Erweiterung->Erweiterungen verwalten und installieren. Wir geben im Suchfeld "three" ein und wählen das Plugin:

Wir drücken "Erweiterung installieren" und "Schließen".

Export

Der Export wird mit dem Toolbar-Knopf für Qgis2threejs gestartet:

Bei den Einstellungen für das Plugin interessieren uns nur wenige Einstellungen:

• "Template file" auf "FileExport.html" setzen
• World->Vertical exaggeration: Werte zwischen 1.5 und 3 sind sinnvoll
• DEM->DEM Layer auf den Layer mit unserer Region einstellen, bei mir "ausschnitt"
• DEM->Resampling: muss man etwas hochdrehen, um schöne Ergebnisse zu erziehen. Zu hohe Werte machen den Export aber zu langsam. Am besten mal klein anfangen, und (wenn alle anderen Einstellungen passen), dann höhere Auflösungen versuchen.

Nach dem Klick auf "Run", öffnet sich die exportierte Seite im Browser (Laden dauert bei hohen Auflösungen etwas). Dort den unteren Knopf "STL (binary)" drücken, und die gewünschte STL-Datei wird gespeichert.

Nachbearbeitung

Die exportierte STL-Datei ist so schon zum Drucken geeignet, hat aber (immer?) eine zusätzliche Basis. Diese kann man leicht mit netfabb abschneiden. 

Falls nötig, kann man dort auch gleich noch die Größe und den vertikalen Skalierungsfaktor anpassen.

Speichern kann man das STL dann mit einem Rechtsklick auf das Bauteil in der Liste, dann Bauteil exportieren->als STL

3D-Druck

Druckt man des resultierende STL im FDM-Verfahren, erzielt man die besten Ergebnisse, wenn man das Modell hochkant druckt. So kann der 3D-Drucker Details am besten auflösen.

Das Modell hier wurde deutlich überhöht, um die Berge besser zur Geltung zu bringen.

Links

• Handbuch zu dem Plugin Qgis2threejs: https://github.com/minorua/Qgis2threejs/wiki/ShortGuide
• Gregor Lütolf, "How to generate printable 3D geographical maps": https://dl.dropboxusercontent.com/u/11089897/3druckench/maps_to_3D.pdf
• Gregot Lütolf, "Relief des Mont Blanc": https://3drucken.ch/2012/07/relief-des-mont-blanc.html