1 3D打印技术概述

3D打印[1]又称为增量制造[2]、积层制造，是在计算机控制下不断地添加并层叠原材料，从而打印出三维实体模型[3]。主要的3D打印技术包括熔融沉积成型技术 （FDM）、立体光固化成型技术（SLA）、选择性激光烧结技术 （SLS）[4]。其中，基于FDM技术的3D打印机因其价格低廉而被广泛使用[5]。

随着3D打印技术的不断进步，航空航天工业、汽车制造业、建筑业、教育、医疗及娱乐等领域都运用到了这一技术[6-7]，该技术知识面较宽，涉及机械、电子、计算机、材料、物理等多学科交叉，而计算机软件技术在其中起到了重要作用，主要包括模型数据的获取、数据转换、分层切片等技术[8-9]。

二要进一步加强对移民群众的生产技术和就业技能培训，特别是技术技能证书培训，注意统筹整合农业、人保、教育、移民等部门针对农民的培训项目和经费资源，使每个移民家庭都有一名劳动力接受培训，掌握一至两门实用技术和就业技能，促进移民转产转业、就业增收。

目前3D打印技术在地质领域的应用还不是很广泛，一些地质矿物方面的3D打印文献主要起教学示范作用。如王建秀等[10-11]利用3D打印技术实现了基础地质矿物模型的3D打印，使得基础地质矿物模型可以直观地展现它本身的特征，并且有利于地质学者更进一步研究其潜在的应用领域。

利用3D打印技术实现地质体模型的快速打印，对于地质教学或地质领域研究将起到十分重要的促进作用。本文从地质研究角度出发，利用地质建模得到地质体三维模型，将地质体模型文件转换为3D打印切片软件可识别的格式文件，从而实现地质体模型的3D打印。

地质数据主要包括勘探工程数据、勘探线数据、地质剖面图等。笔者主要利用金川矿区的地质资料，将这些数据导入到GOCAD软件中进行相应的可视化。第28页图1为金川矿区钻探工程数据效果图。

2 地质体模型的生成

四号矿区TS格式文件在GOCAD软件的三维显示模型 （见图4）。

2.1 地质建模数据导入

如果患者的记性变差，那么诊治的时候就要考虑是不是血管性的痴呆。如果不采取措施的话，后期病人很有可能还会出现的就是认知的削弱了。越到后面，病人出现更多的其他不良反应，比如会出现幻觉，或者是精神方面出现不正常的现象。治疗颇为疑难。

2.2 钻孔数据线串化

在地质体三维建模过程中，首先要对导入的地质数据进行数字化处理，本文主要使用了ArcGIS软件进行剖面图数据的数字化，通过编写相应程序实现了数字化数据到GOCAD数据的转换，并将其导入到GOCAD软件中，建立所需要的矿体线串化模型 （见第28页图2）。

2.3 地质体线框模型的建立

通过GOCAD软件生成地质体模型的格式，该格式不能直接被3D打印切片软件识别，因此，要想实现3D打印地质体模型，地质体模型的格式转换是关键步骤。实现地质体模型格式向3D打印切片软件可识别的格式转换之前，需了解GOCAD软件生成的线框模型 （TS）格式文件和3D打印切片软件使用的三角形网格模型 （STL）格式文件。

  

图1 金川矿区钻探工程数据效果图

  

图2 金川矿区矿体线串化模型效果图

2.4 金川矿区地质体三维模型显示

STL文件格式的两种存储方式确定后，可通过编程将GOCAD软件生成的地质体模型转换为STL模型。上面介绍了GOCAD软件的TS格式文件，可以通过伪代码实现TS格式到STL格式的转换。

  

图3 金川一号矿区线框模型

3 地质体模型格式转换

在进行地质体三维建模之前，需要圈定矿体界线、断层线以及火山管道相界线等。矿体线框模型是基于地质体线串模型构建的，在GOCAD软件的可视化环境下，考虑到矿体的形态、产状和展布趋势，按剖面图顺序依次连接相应矿体的边界线，以构建矿体线框模型，建模过程中要尽量避免矿体自相交现象的出现。矿体线框模型的建立，需要遵循矿体圈定规范进行连接和外推。对连接过程中出现的无前后相连关系的矿体，按要求进行尖灭处理，处理原则为前后延伸至勘探线距离的一半。

3.1 GOCAD软件中的TS格式文件

十八洞村精准扶贫管理系统的特点可以概括为“六个精准”，即空间定位精准、贫困户信息精准、扶贫措施精准、大数据分析精准、统计精准、扶贫成效精准。具体如下：

 

 

地质体三维结构建模是以各类地质数据为基础，利用地质三维建模软件GOCAD来进行地质体三维可视化建模，主要工作内容包括地质建模数据的导入、地质体界线的圈定、地质体线框模型的建立和地质体块体模型的建立。

GOCAD软件生成的地质体模型存储在TS格式的文件中，在进行文件格式转换之前应了解TS格式文件的具体编码方式。TS格式文件中的内容首先是对应存储的线框模型名称及其在GOCAD软件中相应的配置参数，其次是以关键字 “TFACE”开始，记录相应的顶点数据，文件的每一行以“VRTX”关键字开始，记录顶点的索引和具体的空间坐标。再次是对文件的每一行以 “TRGL”关键字开始，记录每个三角面片对应的顶点索引数据代码描述为

  

图4 GOCAD中的四号矿区模型

3.2 STL文件编码格式

STL是3D打印中所应用的标准文件类型，STL文件有两种编码格式，分别为ASCII格式和二进制格式。一般的文件存储中使用二进制格式存储，而对于部分三维可视化软件，文件读取则要求文件格式为ASCII格式，ASCII STL文件格式代码描述为

 

二进制格式文件的存储较为简单，文件起始的80个字节是文件头，用于存贮文件名；紧接着用4个字节的整数来描述模型的三角面片个数，之后逐个给出每个三角面片的几何信息，每个三角面片占用固定的50个字节，依次是：3个4字节浮点数（三角面片的法矢量）；3个4字节浮点数 （1个顶点的坐标）；3个4字节浮点数 （2个顶点的坐标）；3个4字节浮点数 （3个顶点的坐标）；三角面片的最后2个字节用来描述三角面片的属性信息。一个完整二进制STL文件的大小为三角面片数乘以50再加上84个字节，二进制格式的STL文件数据结构代码描述为

 

3.3 格式转换

基于上述的建模过程可以得到地质体的三维轮廓模型，也就是三角网格模型，图3为金川一号矿区的线框模型。

 

4 3D打印地质体模型

利用格式转化算法可直观地实现地质体模型的3D打印，待获得STL格式的地质体模型后，可利用Cura切片软件对地质体模型进行设置，并交给3D打印机打印。本次试验使用的打印机为Ultimaker结构的3D打印机，使用的打印材料为聚乳酸（PolyLactic Acid，PLA），3D打印机的打印尺寸为380 mm×380 mm×400 mm。

改善沿海地区人居环境，打造赋予优美、和谐又具有地域特色的滨海公共空间，一方面可以提高整个岛屿的景观形象和竞争力，另一方面又可以提升岛民的宜居环境，提高大家的生活品位。环境的改变，休闲娱乐场所的建造，现代化地域文化景观的设计，都能从侧面反映岛上居民生活理念的转变，岛民传统生活模式的变化。

以金川地区的4个矿区为例，分别进行了相应的模型转换，并打印了三维实体模型。图5为金川地区4个矿区在原始空间和观测空间下的三维模型。

  

图5 金川地区4个矿区的原始空间和观测空间三维模型

5 结束语

本文通过GOCAD软件建模获得地质体模型，采用TS格式文件到STL格式文件的转换方法，实现了地质体模型的3D打印。利用3D打印技术可直观地看到各矿区的空间位置关系，以及不同的倾向，对于地质找矿人员来说，有利于研究人员从全局角度观察地质体模型在空间的分布及它们的相对位置关系。

经查，李青海在任镇赉县五棵树镇党委书记、镇长期间，不仅严重违反党的六大纪律，还涉嫌利用职务上的便利，非法占有公款，涉嫌贪污犯罪；为他人谋取利益并收受财物，涉嫌受贿犯罪。贪污受贿金额高达2000余万元。2018年6月，李青海被开除党籍和公职，其涉嫌犯罪问题及所涉钱款被移送司法机关依法处理。

参考文献：

[1]吴怀宇.3D打印三维智能数字化创造[M].北京:北京电子工业出版社,2014.

[2]卢秉恒,李涤尘.增材制造(3D打印)技术发展[J].机械制造与自动化,2013,42(4):1-4.

[3]陈余.基于3D打印过程的可视化仿真[D].杭州:浙江大学,2016.

[4]杨继全.三维打印设计与制造[M].北京:科学出版社,2013:137-182.

[5]罗文煜.3D打印模型的数据转换和切片后处理技术分析[D].南京:南京师范大学,2015.

[6]刘利刚,徐文鹏,王伟明,等.3D打印中的几何计算研究进展[J].计算机学报,2015,38(6):1243-1267.

[7]赵斌涛.基于桁架结构的3D打印轻量化模型生成研究[D].杭州:浙江大学,2016.

[8]王建秀,刘笑天,居哲超,等.3D打印技术在基础地质矿物教学中的应用[J].教育教学论坛,2015(51):1-2.

[9]王建秀,刘笑天,居哲超,等.3D数字扫描-3D数字重建-3D打印技术在地质工程教学中的应用[J].教育教学论坛,2016(42):160-161.

[10]XU W P,LI W,LIU L G.Skeleton-sectional structural analysis for 3D printing[J].Journal of Computer Science and Technology,2016,31(3):439-449.

[11]HAKIM B S.Elements of architecture:from form to place[J].Journal of Architectural Education,1994,47(3):182-183.