利用Global Mapper实现正射影像与CAD图纸的精确叠加及卫星影像图融合方法

本方法旨在规范通过Global Mapper软件实现奥维互动地图卫星影像与正射影像图（DOM）（DOM）的精确校正、叠加，并完成与CAD图纸的坐标系对齐操作。核心步骤涵盖影像校正、投影参数设定、基准点匹配、图层叠加优化及CAD坐标转换，确保空间数据在工程应用中的几何精度。

在众多可实现正射影像图（DOM）与CAD图纸叠加的软件中（如奥维互动地图、图新地球等），Global Mapper软件因其出色的图像导出质量、自由裁剪功能以及免费使用的优势而成为最佳选择。

一、数据准备

1.软件：Global Mapper V23.0（地理信息系统软件），奥维互动地图（地图浏览软件）。

Global Mapper：是一款免费的地理信息系统（GIS）软件，主要用于地理空间数据处理分析，支持光栅地图、高程地图和矢量地图的导入导出，兼容多种数据格式。

奥维互动地图：是一款跨平台地图浏览软件，提供卫星地图定位、轨迹记录、面积测量等功能，并支持与CAD、BIM等软件的数据交互。

2.数据：正射影像图（DOM.tif）、卫星影像（奥维高清图片）、CAD图纸（.dwg格式）。需确保所有数据的地理坐标系一致性。

正射影像图（DOM）：是通过正射投影技术消除影像倾斜误差和地形起伏投影误差后生成的带有精确地理坐标的平面影像图，主要通过‌无人机摄影测量、‌卫星影像或‌航空摄影获取影像数据，其特点是具有统一比例尺、无透视畸变，每个像素均对应真实地表坐标。

卫星影像图：是一种具有一定数学基础，由多幅卫星遥感影像按其地理坐标镶嵌拼接而成的影像图，可以通过卫星地图软件获得。

CAD图：是计算机辅助设计（CAD）软件绘制的工程图纸，用于精确表达工程项目的设计细节和技术要求。

二、正射影像图（DOM）与CAD图纸叠加

正射影像图（DOM）虽然可以通过TFW文件参数直接导入CAD软件实现与影像图的叠加显示，但由于CAD平台无法多级缩放，在放大查看时会导致叠加的影像出现明显的像素化模糊现象。这种技术限制使得该方法仅适用于宏观层面的参考应用，而难以满足精细化的工程应用和详细分析需求。

图1 在CAD中叠加效果（字迹模糊）

1.准备正射影像图（DOM）及CAD图纸的坐标系参数。

为确保数据匹配精度，正射影像图（DOM）应为带有精确地理坐标信息的平面正射影像，CAD图纸应采用与正射影像图（DOM）相同参数的绝对坐标系。

正射影像图（DOM）的坐标系参数可以通过配套的TFW（世界文件）和PRJ（投影文件）两种格式的文件进行获取。

‌TFW‌：存储影像的地理参考参数（分辨率、旋转、坐标原点）。

PRJ‌：定义地理坐标系和投影方式。

准确的坐标系参数可以确保正射影像图（DOM）在GIS系统中实现精准定位和数据叠加。

图2 PRJ‌文件

图3 正射影像图（DOM）

图4 CAD图纸

将CAD图纸坐标系转为绝对坐标系的方法：

方法一：移动整个图形

1.全选所有对象(Ctrl+A)

2.使用MOVE命令

3.指定当前参考点为基点

4.输入目标坐标(如0,0,0)

方法二：使用ALIGN命令

1.输入ALIGN命令

2.选择要对齐的对象

3.指定源点(当前坐标系中的点)

4.指定目标点(绝对坐标系中的对应点)

5.重复指定2-3组对应点

6.选择“是”进行缩放(如果需要)

注：转换前建议备份原始文件，检查图纸中是否有块参照，转换后使用ID命令验证关键点的坐标是否正确。

2.导入正射影像图（DOM）及CAD图纸

启动Global Mapper V23.0：文件→打开数据文件→分别导入（正射影像图（DOM）和CAD图纸）文件→设置投影参数→确定。

图5 投影设置

图6 正射影像图（DOM）与CAD图纸叠加整图

图7 正射影像图（DOM）与CAD图纸叠加局部效果

注：要获得正确的叠加显示，必须在图层控制中心中确保DOM.tif图层的显示顺序高于CAD图纸图层。

若CAD图形显示异常（如圆弧变形），需先在CAD中全选图层→实体炸开，再重新导入软件中。

图8 CAD图形显示异常

通过Global Mapper合理配置线条样式、宽度及颜色等参数，能够显著增强影像图与CAD图纸的可区分性，从而确保导出的图像能够清晰呈现两种图源的本质差异。

线宽设置：Global Mapper→双击CAD图层→线样式→选择基本样式→宽度*像素→确定。

图9 线宽度设置

颜色设置：Global Mapper→双击CAD图层→线样式→选择调色板→添加新颜色→选择洋红色→确定。

图10 线颜色设置

通过采用Global Mapper软件的数据融合功能，实现了正射影像图（DOM）与CAD图纸的高精度叠加。相较于传统叠加方法存在的图像模糊、操作繁琐等技术瓶颈，该方法不仅显著提升了叠加精度，同时优化了工作流程。

三、正射影像图（DOM）与卫星影像叠加

对于正射影像图（DOM）中存在的局部缺失或质量欠佳区域，可采用高分辨率卫星遥感影像进行数据补全与增强，从而提升整体影像的完整性与视觉效果。

1.卫星影像图获取

奥维互动地图软件支持用户通过自定义地图功能获取高清卫星影像，最高可支持20级超高精度地图显示，提供专业级地图浏览。该功能能够为用户提供清晰细腻的卫星图像数据，满足专业级地理信息需求。

图11 自定义地图

图12 20级卫星影像

2.导出高清卫星影像图片

在奥维互动地图中，使用“多边形工具”框选被导出区域→选中区域→属性→高级→导出成图片→选择地图级别（勾选仅显示区域内的图片）→保存成图片→开始下载→下载完毕后点击保存成图片。

图13 图形设置

图14 下载地图

3.卫星影像校正与基准点匹配

Global Mapper的图像校正原理主要基于控制点约束和几何变换技术，实现多源数据的空间一致性。 ‌

启动Global Mapper，选择文件→打开数据文件，选择奥维高清卫星影像。

图15 选择要用于图层的位置

在弹出的对话框中选择手动校正图像模式。

设置投影参数：

投影类型：横轴墨卡托（Transverse Mercator）

基准面：CGCS2000

中央子午线（CENTRAL MERIDIAN）：根据实际区域输入（如105°）

东伪偏移（FALSE EASTING）：500,000米

图16 投影设置

基准点添加流程：

缩放影像至目标区域，在缩放视图或参考影像位置单击。

输入对应的测量坐标值（注：X/Y与测量坐标系相反）。

点击将点添加到列表，重复操作添加至少3个基准点（若仅用2个点将导致影像畸变）。

确认基准点列表后完成校正。

图17 图像校正

注：若卫星影像存在光学畸变或平行四边形偏移，需增加至4-6个基准点以提升匹配精度。基准点应均匀分布于影像边缘及中心区域。

图18 正射影像图（DOM）与卫星影像叠加效果

通过Global Mapper软件的图像校正处理功能，实现了对原有正射影像图（DOM）的有效补充。将高分辨率卫星影像与存在部分缺失的正射影像进行精确叠加配准，不仅显著改善了原始影像的完整性，还显著提升了整体图像质量，有效解决传统正射影像在边缘区域和阴影区域常见的显示不全问题，为后续提供了更完整、更可靠的基础数据。

四、影像裁剪与导出规范

1.裁剪操作

在Global Mapper软件中使用创建矩形/方形面工具框选目标区域，右键确认范围（输入名称，要素图层选择“用户创建的要素”）。

图19 设置裁剪区域

点击“要素信息工具”→点击“用户创建的要素”区域→关闭。

图20 创建要素信息

双击DOM.tif影像图（或右键，选项）→裁剪→勾选“裁剪到当前选定的多边形”→确定。

图21 栅格选项

图22 影像裁剪完成

2.导出为GeoTIFF（或JPG）格式

选择文件→导出→导出栅格/图像格式→GeoTIFF。

关键参数设置：

文件类型：24位RGB

勾选生成TFW坐标文件与生成PRJ文件（用于其他定位）。

图23 GeoTIFF导出选项

注：若需多次裁剪，必须先导出中间成果再重新导入，否则可能触发软件限制弹窗。

在使用Global Mapper导出GeoTIFF格式的正射影像图（DOM）时，图像通常会出现倾斜现象，需要根据实际方向进行调整。此时往往需要借助Photoshop进行编辑（如添加边框、文字信息等），然后将文件另存为JPG格式进一步使用。

图24 编辑后的正射影像图（DOM）

Global Mapper V23.0导出的JPG图片在Photoshop 高版本中修改后无法正常导出JPG格式，主要有两个可能原因及解决方案：

1.图层问题：当PSD文件包含多个图层时，直接导出JPG格式会受到限制。解决方法是将所有可见图层合并（可通过快捷键Ctrl+Shift+E或选择“图层-合并可见图层”）。

2.软件设置问题：需要在Photoshop中进行以下设置调整：

点击“编辑”菜单→选择“首选项”-“文件处理”→勾选“启用旧版”存储为“选项”，确认设置后，再次尝试使用“存储为”功能导出JPG。

图25 PS首选项设置

在影像处理过程中，除了Global Mapper可执行影像裁剪操作外，还有备受关注的DasViewer（大势智慧）三维可视化软件。该软件不仅支持OSGB格式三维模型的直接导入，还提供了便捷的截图导出功能。经验证，通过该方式导出的图像文件存在一个显著局限，不包含坐标系信息。在基础可视化应用场景中，如即时预览或打印输出等需求，该软件可以有效解决。从实际应用角度来看，DasViewer在保证基本可视化功能的前提下，为用户提供了另一种可行的技术选择。

五、常见问题

1、PS修改后无法导出JPG，需合并所有图层，并启用PS首选项中的“启用旧版存储为”。

2、CAD导入报错，复制图形至新CAD文件→粘贴到原坐标→另存为2013+版本。

3、线条显示异常，双击CAD图层→线样式→调整宽度（2像素）与颜色（洋红）。

本方法经实测验证，适用于Global Mapper V23.0及以上版本。在实施过程中，CAD文件需预先转换坐标系，所有坐标转换步骤需严格遵守测量规范，基准点数量、分布及投影参数直接影响成果精度，建议在关键环节留存过程数据备查。