一文闡述高精地圖與無人駕駛前世今生

7 人贊了文章

???GIS的輸出，其實就是地圖，AI與GIS的結合，則對地圖提出了更高的要求，在一些行業已經初露頭角，例如無人駕駛。

近期在2018 GIS軟體技術大會上，提到了許多地理信息和科技結合應用方向，比如用Python編寫地理信息應用、三維地理設計城市規劃、BIM與GIS相結合的全空間管理、還有一個重要的方向就是AI（人工智慧）。

AI的範圍也很廣，AI結合GIS，我們很容易想到基於高精地圖的無人駕駛，涉及到未來出行等與我們生活息息相關的話題。下面就以無人駕駛為例，聊一聊AI+GIS在無人駕駛方面的應用。

目錄

• 什麼是高精地圖？
• 為什麼需要高精地圖？
• 高精地圖是如何製作的？
• 如果高精地圖在自動駕駛汽車中有什麼關聯？
• 我們需要多少輛車來製作高精地圖？
• 創建高精地圖有什麼挑戰？
• 高精地圖是如何存儲的？
• 車子在高精地圖上到底能看到什麼？
• 高精地圖的視覺美學是否重要？

什麼是高精地圖？

專門為自動駕駛而建的地圖通常被稱為高清晰度地圖或高精地圖。這些地圖的精確度可以達到厘米級。那為什麼我們需要這樣精確的地圖來開車呢？

在大多數情況下，對錯誤的容忍程度可能很高，但對於自動駕駛涉及到人命的問題，卻沒有犯錯的餘地。

因此，這些地圖需要非常精確，包含大量的信息。例如車道的位置，道路邊界在哪裡，彎道的位置等等。從本質來看，它是一個和真實世界一樣大，呈現1:1映射的地圖。

除了規模之外，高精地圖更突出在其綜合性。

為什麼需要高精地圖？

在導航設備和移動設備中使用數字地圖已經變得很簡單，因為這些地圖很簡單，主要是為人類設計的，他們可以在導航時理解簡單的指令。在這個自動駕駛汽車的時代，機器和機器人需要在道路上做決定，我們需要一套新的地圖，專門為機器人系統建造。

雖然機器人有能力做一些比人類更有效率的事情，但人類還是更聰明，在駕駛中的實時決策能力具有絕對性的優勢。

例如，在正確的地方停車，在十字路口觀察交通信號，或者在遇到道路危險的時候及時避開，可是機器人卻很難「理所當然」地做出決定。

因此，作為決策過程的一部分，高精地圖成為幫助機器人在正確的時間做出正確決定的一個非常關鍵的組成部分。

高精地圖是如何製作的？

高精地圖的製作離不開軟硬體，比如下面這張圖，製作高精地圖的汽車有很多感測器，組合成嚴絲合縫的系統，如照相機、激光雷達、GPS、IMU和雷達。

這些感測器對於地圖的創建和地圖更新的非常有用。這些感測器通常也有助於為自動駕駛汽車提供冗餘，以防任何感測器失靈。

具體來說，當涉及到自動駕駛汽車精確定位自己時，像相機這樣的視覺感測器通常有局限性。這就需要激光雷達感測器，獲得精確測量的3D空間深度信息。激光雷達和照相機通常都在一起工作，運行速度非常快，每秒多次。

如果一輛汽車的行駛速度通常是70英里/小時，那麼感測器也會以同樣的速度收集大量數據。在這個場景中，汽車同時在消費和創建地圖。就像Mapbox一樣，具有眾包的概念。

自動駕駛汽車和高精地圖的相關性是什麼？

運行自動駕駛汽車的軟體是包括四個組件的軟體系統。

第一個組件是感知系統：你可以把它想像成人類的眼睛。

第二個組件是定位系統：它會告訴汽車它在3D空間的位置，以及周圍的實際情況。

第三個組件是規劃和控制系統：當接收到感知和定位系統的指令，例如系統說你離下一站的距離是150厘米，這時候汽車內心的BGM應該是，「好吧，我要慢下來，然後在下一個十字路口停一停。」

第四個組件是地圖系統：它會結合上述三個組件的結果，不斷地迭代在現有地圖上，比較位置的區別，這也是高精地圖的意義。

我們需要多少輛車來製作高清地圖？

一輛車不能真正地構建整個世界。問題不僅在於如何創建地圖，還在於如何維護地圖以反映道路上的變化。為此，多輛車需要在同一條路上行駛，這些數據將從多輛車的多個驅動器上聚合起來。你在路上行駛的汽車越多，收集的數據就越多，高精地圖的質量也就越高。

創建高精地圖有什麼挑戰？

創建高精地圖所產生的成本是一個巨大的挑戰，因為我們不能通過蜂窩網路發送大量的數據。解決這一挑戰的方法是對信息進行分類，以便實時共享信息。

因此，例如道路上已知的事故、雨季的滑坡、道路建設等等需要被妥善處理、分類。

高精地圖是如何存儲的？

高精地圖是個大工程，我們需要雲存儲，99%的計算都是在那裡完成的。除此之外，每一輛車都將繼續擁有自己的內存單元或存儲，人們稱之為邊緣計算。

因此，每輛車都有自己的存儲和計算能力，這樣每輛車都能獨立做出自己的決定，即使它是離線的，它也應該是功能齊全的。在這種情況下，地圖會被軟體堆棧的其餘部分連續調用，比如感知系統、計劃和控制系統每秒多次。

更改檢測模塊需要啟動，以檢查系統已經具有的不同之處，並確定它是否是一個真正重要的更改，以便實時發布或將其發送到邊緣計算流程，並激活活動數據收集過程，並在雲中共享該數據。

車子在高精地圖上到底能看到什麼？

物體形象化的方式取決於我們最終想要如何使用它。與需要查看數據可視化的人類不同，機器人需要消耗數據，而這些數據是通過api進行的。

那麼，為什麼需要有可視化的表示呢？答案是，那些是為人類準備的！

作為地圖創建和更新過程的一部分，我們需要讓人工操作員檢查計算機的輸出。要知道，現實世界中存在的模糊性，例如，一個複雜的交叉路口——這使得人類甚至不可能有時間來解釋交通規則。

因此，我們有了類似於Mapbox的可視化工具，它們在地圖創建和維護過程中非常有用。

高精地圖的視覺美學是否重要？

當涉及到高清地圖的創建和維護時，功能超越了美觀方面，因為確保地圖的質量非常重要。否則，人類操作員將無法有效地工作。因此，生產力和效率高於設計。

但是，當這些地圖顯示為用於模擬和虛擬現實的其他目的時，根據用例的不同，地圖的設計選擇就會出現。

高精地圖可視化的趨勢？

有很多的設計師會專註在地圖設計上，從2D到3D，如何非常美觀地展現高精地圖也是在未來的無人駕駛時代必須要面對的問題。

這也是GIS面對的問題，讓海量的數據被合理地呈現，提高人們的決策力。

想要了解更多關於高精地圖的產品、服務等，請關注微信公眾號Mapbox（Mapbox_China）

推薦閱讀：