地形模型を3Dプリントする方法｜地理院地図から造形までの手順

• 「地形模型を3Dプリントしたいけれど、どこから地形データを入手し、どのように造形すればよいのだろう？」

と迷っていませんか？

地形模型は、国土地理院の「地理院地図」から3Dデータを取得し、3Dプリントで制作できます。ただし、取得したデータをそのまま出力できるとは限らず、底面や厚み、縮尺などの確認が必要です。

この記事では、地理院地図を使った3Dデータの取得方法から、造形までの手順と注意点を解説します。さらに、単色とフルカラーの違いや、自作と制作依頼の選び方も紹介します。目的に合った地形模型を制作するための参考にしてください。

【地形模型を3Dプリントするまでの基本的な流れ】

地形模型は、制作範囲と完成サイズを決め、地形の3Dデータを取得・調整し、3Dプリンターで出力するという3つの工程で制作します。

国土地理院の標高データを活用できるため、地形を一からモデリングする必要はありません。ただし、立体表示したデータをそのまま出力できるとは限りません。

① 制作する地域の範囲と模型のサイズを決める

模型にする場所と用途を決めます。例えば山の稜線を見せるなら周囲の谷まで含め、河川の流れを説明するなら必要な流域を選ぶと、地形のつながりが伝わりやすくなります。

広い地域を小さく出力すると、細かな凹凸が分かりにくくなります。何を見せる模型かを基準に範囲を選びましょう。

なお、地理院地図3Dで作成するデータの基本サイズは、「大」「小」では縦横15cm、「カスタム」では長辺15cmです。別の大きさにしたい場合は、造形用ソフトなどで調整します。これはデータの初期寸法で、プリンターの最大造形サイズではありません。

② 地形の3Dデータを取得して造形用に調整する

地理院地図の3D機能から標高に基づくデータを取得します。

取得後は、出力する機器に合わせて向き、寸法、底面、厚みを確認します。単色とフルカラーでは必要なファイルが異なるため、造形方法も決めておきましょう。

③ 3Dプリンターで出力して完成させる

データを整えたら3Dプリンターで出力します。一般的な樹脂を積み重ねる方式では単色、フルカラー対応の方式では地図の色も表現できます。

造形方式によっては、出力後にサポート材の除去などが必要です。人が触れる展示物なら、外周の壊れにくさにも注意しましょう。

【地理院地図から地形の3Dデータを作成する方法】

地理院地図の「3D」機能を使えば、表示した地域の地形データをダウンロードできます。 ブラウザで操作でき、取得するだけなら専用の3Dモデリングソフトは不要です。

① 地理院地図で模型にしたい範囲を指定する

地理院地図で地域を表示し、右上の「ツール」から「3D」を選びます。範囲は「大」「小」「カスタム」の3種類です。

「大」「小」は画面中心を基準とする正方形、「カスタム」は枠を移動・拡大縮小して範囲を指定します。「OK」で3D表示が開きます。

3D表示を回転させ、山頂や谷が途中で切れていないか確認しましょう。国土地理院の操作マニュアルでは、STL・VRMLをカスタム範囲で出力する場合、画像サイズを128の倍数の正方形に指定するよう案内されています。

② 3D表示から地形データをダウンロードする

3D表示画面の下部にあるダウンロード機能から、目的に合うデータを取得します。主な形式は次のとおりです。

• STL： 立体の形状を記録する形式。単色造形を検討する場合の基本的な選択肢です。
• VRML： 形状と色情報を扱える形式。地理院地図ではカラー造形向けとして案内されています。
• OBJ： 形状を扱う形式。MTLファイルとテクスチャ画像を組み合わせることで、地図の色を反映できます。

単色模型なら「dem.stl」を取得します。カラー模型向けのVRMLでは「dem.wrl」と「texture.png」を使用します。

OBJを利用する場合は、ダウンロード画面のWebGL用ファイル欄から「dem.obj」「dem.mtl」「texture.png」を取得します。OBJ・MTL・テクスチャ画像は、セットで保管することが重要です。

地図の種類によって取得するテクスチャの内容が変わるため、目的に合った地図表示を選びます。

なお、建物が地図に描かれていても、高さまで自動で立体化されるわけではありません。

③ データ形式と利用条件を確認する

データ形式は機器や依頼先に合わせます。TREND 3Dは単色にSTL、フルカラーにOBJ＋MTL＋テクスチャ画像を推奨しています。TREND 3DではVRMLにも対応していますが、形式だけでなく色情報が正しく読み込めるかも確認しましょう。

国土地理院のデータを利用する際は、出典を記載します。

公式FAQでは、STL形式による模型販売は出所の明示のみで可能とされています。一方、VRML形式では、使用する地図等によって測量成果の使用申請が必要になることがあります。

地図を加工した場合は、その旨も記載します。申請の要否は使用データと利用方法によって異なるため、立体地図FAQと測量成果の利用手続を確認してください。

【地形模型を3Dプリントする際の注意点】

取得したデータも、縮尺、厚み、メッシュの状態を確認してから出力します。

① 縮尺と高さ方向の倍率を調整する

水平方向の縮尺と高さ方向の倍率は別です。広い平野を小さく模型化して起伏が見えにくい場合は、高さだけを強調する方法があります。

地理院地図3Dでは高さ倍率を変えられます。ただし強調すると実際の縦横比と異なるため、展示向けか、傾斜や高さを比較する用途かによって設定を選びましょう。

縮尺は「現地の距離÷模型上の距離」で求めます。例えば1.5kmを15cmで表現すると約1万分の1です。高さを強調した模型では、水平と鉛直で縮尺が異なることを明示します。

② 底面の形状と必要な厚みを確認する

3Dプリントには底面や側面を含む閉じた形状が必要です。底面がすでにあれば作り直す必要はなく、開いている場合や薄い部分だけ調整します。

薄い外周は取り扱い時に欠けるおそれがあります。TREND 3Dでは最低肉厚2mm以上を推奨していますが、すべてのプリンターに共通する数値ではありません。

縮小すると土台も薄くなることがあるため、完成寸法で厚みを確認します。

③ メッシュの不具合や細かな地形の再現性を確認する

3Dモデルの面のつながりを「メッシュ」といいます。穴あき、自己交差、非多様体（面の接続が不適切な状態）などがあると、造形できない場合があります。

底面や側面も確認し、モデルが横向きで読み込まれた場合は造形ソフトで向きを直します。

再現できる細部は、元の標高データ、縮尺、プリンターの精度によって異なります。国土地理院では、5mや10m間隔などの標高モデルを基に標高タイルを作成しています。

ポリゴン数を増やしても、元データにない地形を正確に復元できるわけではありません。

確認や修正にはBlenderやMeshmixerなどが使えます。詳しくはTREND 3D データご入稿ガイドをご覧ください。

【単色とフルカラーの地形模型の違い】

起伏を見せるなら単色、位置情報も伝えるならフルカラーが候補です。用途で使い分けましょう。

① 単色3Dプリントは地形の起伏を立体的に表現できる

単色模型は山の稜線や谷、斜面の形状を観察する用途に適しています。STL形式で制作を検討できます。

例えば山の起伏を確かめる教材や試作品なら、地図の色がなくても役立ちます。塗装で色を加える場合は、後工程の手間も考慮します。

② フルカラー3Dプリントは地図の色情報も表現できる

フルカラー造形は、地形の凹凸と地図情報を同時に見せたい場合に役立ちます。河川や道路を表面に表示すれば、位置と高低差の関係を把握しやすくなります。

TREND 3Dは国土地理院の標高データやGISデータを使ったフルカラー地形模型の制作に対応しています。

例えば、展示目的に合わせて標高別に色分けする場合も、どの情報を色で示すかを事前に決めることが大切です。

細い線や地名は、模型のサイズやテクスチャ解像度によって読みにくくなるため、出力前に確認しましょう。

③ フルカラー造形には色情報を含む3Dデータが必要

フルカラー模型には、形状と色が対応したデータが必要です。VRMLとテクスチャ画像、またはOBJ・MTL・テクスチャ画像が候補になります。

TREND 3Dでは後者を推奨しています。画像の参照が切れたり、UV（立体表面に画像を貼る位置）がずれたりすると色が正しく反映されません。

地図の色が画面に表示されていることと、その色を3Dプリントできる状態で保存できていることは別です。 入稿前に形状と色の両方を確認しましょう。

【地形模型は自作と制作依頼のどちらがよい？】

自作か外注かは、設備の有無、データ調整の難しさ、色表現の必要性で選びます。費用や手間は条件によって異なります。

① 自作が向いているケース

プリンターを使える環境があり、試行錯誤したいなら自作が向いています。小型の模型をSTLで試し、地形の見え方を確認できます。

設備がない場合は購入費や保守も必要です。調整や再出力の負担も見込みましょう。

② 専門業者への制作依頼が向いているケース

フルカラーで地図情報を見せたい場合や、データ調整が難しい場合は制作依頼が適しています。展示用なら範囲や色分けを相談するとよいでしょう。

TREND 3Dでは地形データからの制作や造形用データの調整を相談できます。作業範囲や費用は個別の見積もりで確認してください。

③ 制作を依頼する前に準備しておきたい情報

問い合わせ前に対象地域、完成サイズ、用途、色の有無、手元のデータを整理しましょう。

例えば「○○山を幅20cmの展示模型にし、道路も色で示したい」といった情報が役立ちます。

データがあれば形式とテクスチャの有無を確認します。TREND 3Dはデータ容量200MB以下を推奨しています。データがなければ、地域や資料を伝えて相談しましょう。

費用はサイズだけでなく造形体積や調整内容にも左右されます。

詳しくは防災・地形3D模型サービスをご覧ください。制作相談はお問い合わせフォームから受け付けています。

【まとめ】目的に合った方法で地形模型を制作しよう

地形模型は、地理院地図から3Dデータを取得し、造形できる形に整えることで制作できます。

重要なのは、対象地域と完成サイズを決め、縮尺・厚み・データ形式を確認してから出力することです。

起伏を確認するだけなら単色、地図の位置情報も伝えたいならフルカラーが候補になります。制作設備とデータ調整の負担を考え、自作するか専門業者に依頼するかを選びましょう。