七参数坐标变换,影像和矢量完美套合技术文档

影像与完美矢量套合技术文档
本文档要解决的问题如下：
1.如何将卫星影像导出为cad，并与现有的cad图形套合
2.如何将CAD图形导入到软件中，与卫星影像进行套合
众所周知, CAD图形文件常为80或者54坐标系高斯投影，而Google Earth 上的影像则为WGS84坐标系经纬度投影，这两种数据其坐标系采用的是不同的参考椭球，要想实现影像和矢量完美套合，须涉及到不同椭球之间坐标转换，常用的方法有三参数法、四参数和七参数法，本文采用七参数法。

首先说七参数，两个不同的坐标系之间转换时，通常使用七参数模型（数学方程组），在该模型中有七个未知参数，即：
（1）三个坐标平移量（△X，△Y，△Z），即两个空间坐标系的坐标原点之间坐标差值；
（2）三个坐标轴的旋转角度（△α，△β，△γ）），通过按顺序旋转三个坐标轴指定角度，可以使两个空间直角坐标系的XYZ轴重合在一起。

（3）尺度因子K，即两个空间坐标系内的同一段直线的长度比值，实现尺度的比例转换。

计算七参数至少需要三个公共已知点，在两个不同空间直角坐标系中的六对坐标值，才能推算出这七个未知参数，计算出了这七个参数，就可以通过七参数方程组，将一个坐标系下一个点的坐标值转换为另一个坐标系下。

需要说明的是，七参数各个地方，各有不同，不存在统一的转换参数，并且七参数属于保密范畴。

1)求解七参数
假如你有精确的WGS84到目标坐标系的转换参数（一般可从当地测绘局中获得），我们软件能直接支持，求解七参数这一步可以略过，直接进入下一步。

假如你没有转换参数，可以通过在CAD（或其他图纸资料）中和卫星影像图上找三组及以上公共点（cad和地图上位置对应的三组点），根据这些已知点对求七参数。

当然，如果你有其他渠道获取公共点，比如通过CORS测量或者从当地测试局获取，可以直接通过我们软件计算七参数，略过找公共点这一步。

下面将演示如何找公共点
我们的CAD图形文件为80坐标系高斯投影，如下所示：
在91卫图助手软件找到其在卫星地图中对应的位置
然后在91卫图助手软件中点击七参数计算
弹出一下对话框
点击[点0]对应的文本框，然后点击[请从地图中取点]
这样就从卫星影像中取得了点0的坐标位置，下面我们要在CAD中找到对应的点，并取其坐标位置。

在CAD中点击工具-查询-点坐标，然后点击对应的点，如下所示：
这样就可以获取点0在CAD中的坐标，将X(横坐标),Y（纵坐标）填入到七参数计算对话框中如下所示：
这样就获得第一组公共点，按照以上方法，依次找三组以上公共点（点的分布，尽可能均匀），如下所示：
点击计算七参数：
然后点击保存七参数：
保存以后，我们可以看到七参数内容如下：
至此，我们完成了七参数的求解。

2）在91卫图助手软件下载影像，并通过七参数进行坐标系变换
在91卫图助手软件中拉框选择范围，然后双击下载，弹出下载对话框，在下载对话框中点击导出设置，如下所示：
弹出导出对话框，选择80坐标系高斯投影，如下所示：
然后点击参数：
弹出坐标转换参数对话框，点击导入参数
选择在第一步中计算好的七参数
点击确定，导出对话框也点击确定，下载对话框也点击确定，即可进行下载并进行坐标系转换，下载后的数据为TIFF格式，并带有坐标信息，如下所示
3）将TIFF格式影像数据导入到CAD中，在CAD中与矢量文件套合
首先我们在CAD中打开DXF矢量文件，
然后我们使用Insg影像导入CAD插件（插件在群共享文件中有，其操作步骤，免费版和正式版用户请联系群管理员），将第二步中下载的影像数据，带坐标自动导入到CAD中。

这时需要调整一下显示顺序，让影像作为底图显示，选中影像文件，如下所示：
然后点击工具-显示顺序-后置
结果如下所示，至此，我们完成了CAD中影像和矢量完美套合。

4）在91卫图助手中在软件中加载CAD文件，通过七参数实现影像和CAD的套合点击加载矢量，弹出矢量加载对话框
点击浏览，选择矢量文件
选择80坐标系高斯投影，然后点击参数
点击导入参数，然后选择在前面第一步中算好的七参数
点击确定，矢量加载对话框也点击确定
可以看到在我们软件中也实现了影像和矢量的完美套合。