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立体地図、地形模型、または浮き彫り地図とは、通常は地形を立体的に表現したもので、物理的な人工物として具現化されます。地形を表現する際、垂直方向の寸法は通常5倍から10倍に誇張されます。これにより、地形の特徴を視覚的に認識しやすくなります。
司馬遷（紀元前145年頃～86年）の『史記』の記述が秦始皇陵の発掘によって正しいと証明されれば、浮き彫り地図は中国の秦王朝（紀元前221年～206年）から存在していたことになる。ジョセフ・ニーダムは、漢王朝（紀元前202年～220年）の陶器の蓋に人工の山々が装飾として描かれていることが、浮き彫り地図に影響を与えた可能性があると示唆している。[ 1 ]
漢王朝の将軍、馬淵は、西暦32年に米で作った模型で谷や山の浮き彫り地図を作った。[ 2 ]唐王朝（618～907年）の著述家、姜芳は、著書『米山作論』 （845年頃）で、このような米の模型について詳しく述べている。劉宋王朝（420～479年）の謝荘（421～466年）は、帝国のすべての省を表し、0.93平方メートル（ 10平方フィート）の巨大なジグソーパズルのように組み立てられた木製の浮き彫り地図を発明した。
申括（1031-1095）は、おがくず、木材、蜜蝋、小麦粉糊を用いて浮き彫りの地図を作成した。[ 3 ] [ 4 ]彼の木製模型は宋の神宗皇帝の気に入られ、後に辺境地域を統治するすべての長官に同様の木製地図を作成し、首都に送って文書庫に保管するように命じた。[ 5 ]
1130年、黄尚は木製の浮き彫り地図を作成したが、後に新儒教の哲学者朱熹の目に留まり、朱熹はそれを入手しようとしたが、代わりに粘土と木材で独自の地図を作成した。[ 5 ]蝶番でつながれた8枚の木片でできたこの地図は、折りたたんで一人で持ち運ぶことができた。[ 5 ]
後にイブン・バットゥータ（1304年 - 1377年）はジブラルタルを訪れた際に、浮き彫りの地図について記述した。[ 6 ]
ジョン・エヴリン（1620-1706）は、 1665年に王立協会の哲学紀要に発表した論文の中で、自然を模倣した蝋模型や浮き彫り地図はフランス発祥の全く新しいものだと考えていた。 [ 7 ]後世の学者の中には、最初の浮き彫り地図はポール・ドックスによるもので、彼は1510年にクフシュタイン地方を浮き彫り地図で表現したとしている者もいる。 [ 7 ]
立体地図を作成する方法はいくつかあります。それぞれの方法には、精度、価格、作成の容易さに関して、長所と短所があります。
地形図を基に、等高線に沿ってシート状の材料から層状に切り出すことができます。これらの層を重ね合わせることで、地形のおおまかな形状を得ることができます。この方法は建築模型の基礎としてよく用いられ、通常は垂直方向の誇張は行いません。地形模型の場合は、重ねた層に材料を充填して表面を滑らかにします。この模型はそのまま使用することもできますが、耐久性を高めるために型を作ることもできます。この型を使って石膏模型を製作します。
マスターモデルをコンピュータ数値制御（CNC）で加工し、そこから真空成形で複製を作成するという方法を組み合わせることで、立体地図を迅速に大量生産できます。1947年にワシントンDCの陸軍地図局によって発明された真空成形技術は、真空成形されたプラスチックシートと熱を利用して、これらの地図の生産速度を向上させます。真空成形プラスチック地図を作成するには、まずデジタル地形モデルを使用して、コンピュータ制御のフライス盤で樹脂などの材料でマスターモデルを作成します。次に、マスターモデルと耐熱・耐圧材料を使用して複製型を鋳造します。複製型には、後で真空によって空気を除去できるように、細かい穴が開けられています。次に、プラスチックシートを型に貼り付けて気密性を確保し、プラスチックの上にヒーターを約10秒間置きます。その後、真空を適用して残りの空気を除去します。プラスチックが冷えたら、取り外すと地形図が完成します。このステップの後、カラーマップを作成したベースに重ね合わせたり印刷したりすることで、よりリアルにすることができます。[ 8 ]
真空成形プラスチック地図には多くの利点と欠点があります。迅速に製造できるため、戦争や災害時には有利です。しかし、モデル全体を通して特定の点の精度が異なる場合があります。最初に金型に接触する点は最も正確ですが、最後に金型に接触する点は膨らんだり、わずかに歪んだりすることがあります。また、この特定の製造方法の有効性は、表現する地形によって異なります。高い山脈や都市部のような鋭いエッジを持つ地形を表現するのには適していません。[ 8 ]
普及が進んでいるもう 1 つの方法は3D プリンティングの使用です。この技術の急速な発展により、その使用はますます経済的になっています。3D プリンターを使用して立体地図を作成するには、デジタル標高モデル(DEM) を 3D コンピューター モデルにレンダリングし、それを 3D プリンターに送信します。ほとんどの消費者向け 3D プリンターは、プラスチックを層ごとに押し出して 3D オブジェクトを作成します。ただし、商業用および専門的な用途で地図が必要な場合は、ハイエンドのプリンターを使用できます。これらの 3D プリンターは、粉末、樹脂、さらには金属を組み合わせて、より高品質のモデルを作成します。モデルが作成された後、さまざまな土地被覆特性を示すために色を追加して、その地域のより現実的なビューを提供できます。3D プリント モデルを使用する利点には、技術と DEM がより普及しているため見つけやすく、一般的な地形図よりも理解しやすいことなどがあります。[ 9 ]
デジタル標高モデル（DEM）を使用してペーパークラフトの立体地図を作成する方法は、他の多くの方法に比べて低コストな代替手段です。この方法は、DEMを三角形不規則ネットワーク（TIN）に変換し、TINを展開し、展開したTINを紙に印刷し、印刷物を組み立てて物理的な3Dモデルを作成するというものです。[ 10 ]この方法により、特殊な機器や広範なトレーニングを必要とせずに立体地図を作成できます。結果として得られる地図のリアリティと精度は、レイヤースタッキングモデルと同程度です。ただし、最終的な地図の品質は、使用するTINの特性に大きく依存します。
適切な数学関数、特に特定の種類の統計表示においては、関数の理解を助けるため、あるいは統計データの分析を助けるために、同様のモデルを構築することができる。
スコットランドのポーランド大地図は、スコットランドのピーブルズ近郊のホテルの敷地内にレンガとコンクリートで作られた、世界最大の地形模型であるとされている。大きさは50メートル×40メートル（160フィート× 130フィート）である。[ 11 ]
グアテマラシティにあるグアテマラの立体地図は、ポーランドのスコットランド大地図とほぼ同じ大きさである。これは1904年から1905年にかけて作成された。
しかし、 2006年に衛星画像を使用して、中国寧夏省の北緯38度15分57秒、東経105度57分4秒（北緯38.26583度、東経105.95111度）にある場所が発見されました。その大きさは900メートル×700メートル（3,000フィート× 2,300フィート）、周囲は3キロメートル（1.9マイル）で、中国とインドの間で係争地となっているアクサイチンの大規模な立体模型（1:500）のように見えました。[ 12 ]
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