摘要：随着⾃动驾驶技术研究的逐渐深⼊和智能汽车精细化监管需求的不断增长，⾼精地图的重要性逐渐凸显。⾼精地图是近⼏年兴起的产物，国内外有关⾼精地图数据采集、⽣产、可视化表达等诸多研究取得了⼀系列的成果，该⽂主要就⾼精地图⽬前的研究进展进⾏了较为系统地总结与阐述。在此基础上提出了⼀种⼆维⾼精地图实现⽅案，利⽤⽆⼈机航拍、差分定位技术、遥感、GIS和互联⽹等相关技术，形成从数据采集、数据处理与地图制图、地图渲染、地图服务发布到平台功能设计的完整技术服务⽅案，为智能⽹联汽车、智能驾驶、智慧交通等的研究提供参考。 在汽车产业智能化、联⽹化不断推进的⼤背景下，⾼精地图作为未来智能出⾏的关键因素之⼀，受到⼴泛关注。⾼精地图是⾃动驾驶核⼼技术之⼀，精准的地图对⽆⼈车定位、导航、控制以及安全⾄关重要，⽽车道级别的⾼精地图在⼀些重要的场景中可以满⾜精细监控管理的需求。⾼德是国内最早进⾏⾼精度地图数据采集和技术研发的企业之⼀，在2014 年8⽉之前，⾼德就已经在预研⾼精地图，随后百度、四维图新、易图通等众多图商和车企纷纷投⼊⾼精地图研发中，他们各⾃建⽴起了⾼精地图量产的⽣产线，⼤数据、深度学习、⼈⼯智能等技术也逐渐应⽤到⾼精地图的⽣产中。⾼精地图经过近⼏年的发展，为⾃动驾驶、智能⽹联汽车、智慧交通等⽅⾯提供了重要的技术⽀撑，取得了⼀系列重要研究成果。因此，本⽂从多个⽅⾯对该⾼精地图的研究现状进⾏总结和探讨，并对⾼精地图的实现流程⽅案进⾏研究，为交通⾏业智能化的研究⼯作开展提供科学的参考资料。 1、⾼精地图现状分析
1.1 ⾼精地图定义
所谓的⾼精地图相较普通导航电⼦地图⽽⾔，具有⾼精度、地图元素更加详细、属性更加丰富的特点。⾼精度，⼀⽅⾯是说地图的绝对坐标精度更⾼，达到亚⽶级的绝对精度；另⼀⽅⾯⾼精地图所含的道路交通信息元素及其属性更加丰富和细致，与普通导航电⼦地图相⽐，⾼精地图不仅有准确的坐标，还能准确的描绘道路形状、车道线、车道中⼼线和交通标志等，此外，还包括车道限速、道路材质等信息。在道路交通领域，按照⾯向对象不同，⾼精地图分为⾃动驾驶⽤⾼精地图和交通监管⽤⾼精地图，⾃动驾驶⽤⾼精地图是⾯向机器的作为先验信息供⽆⼈驾驶汽车决策⽤的地图数据，包含每个车道的坡度、曲率、航向、⾼程、侧倾等数据；交通监管⽤⾼精地图是⾯向交通监管⼈员的⼆三维可视化地图数据，为交通监管提供车道级的精细地图数据⽀撑。
路肩枕1.2⾼精地图数据采集⽅式
数据采集是⾼精地图的基础与核⼼，数据采集⽅式对⾼精地图的精度和地物丰富程度起决定性作⽤。⽬前，⾼精地图数据采集主要有3种实现⽅案：移动测绘车采集、⽆⼈机航测和1:500地形图测绘。百度、⾼德、四维图新等主流图商均采⽤移动测绘车的⽅式进⾏数据采集，这种⽅式具有作业效率⾼、道路信息采集全⾯的优势，需要搭载激光雷达、惯导、RTK、全景相机等，这些设备集成起来造价相
当⾼。也有⼀些图商采⽤⽆⼈机航测与地⾯打点补测相结合的⽅式，基于获取的厘⽶级数字正射影像图可⽣产绝对精度达到分⽶级的⾼精度地图，具有作业灵活、⾼效、不受路况限制的优势，但是申请空域周期较长。在1:500地形图测绘中，采⽤数字化测图的作业⽅式更能保证地图的精度，但它需要控制⽹布设、逐条道路测绘、后期编绘等⼤量⼯作，作业周期很长。
1.3⾼精地图⽣产
⾼精地图需要获取的地物主要包括车道线、道路交通设施（⼈⾏横道、转向标志、交通设施等）、车道拓扑⽹络数据以及其他地物等。根据数据采集⽅式的不同，⾼精地图⽣产⽅式有所差异。基于移动测绘车采集的数据，前期需要进⾏点云数据的分区、去噪、拼接等预处理，进⽽进⾏⽮量化、⼏何调整、增加属性和拓扑结构建⽴等加⼯处理；⽆⼈机航测⾼精度地图⽣产，基于校正、拼接等预处理得到的⾼精度正射影像图，采⽤⾃动与⼈⼯相结合的⽅式进⾏数据⽮量化加⼯处理；1:500地形图测绘基于外业采集的数据进⾏内业地图编绘，通过格式转换、地物分类等进⾏加⼯处理。三种⾼精地图⽣产过程均需要通过多级质检保证最终成果数据的可靠性。移动测绘车⽣产⽅式⽬前正在形成⼀种“专业采集+众包维护”的地图动态更新⽅8式，⽆⼈机航测数据更新则需要重新进⾏航测，1:500地形图测绘采⽤部分补测的⽅式实现数据更新，此外，政府⾏业数据也是地图更新的重要数据来源。
1.4⾼精地图可视化表达
通过可视化表达将车道线与交通设施等⾼精地图地物信息⽣动直观的展⽰出来，根据地图展现⽅式的不同，⾼精地图可视化表达分为⼆维和三维两种表达⽅式。⼆维地图表达基于主流的GIS软件进⾏地图符号化，通过GIS软件平台提供各类空间数据服务，或将获取的⾼精度⽮量数据通过空间数据库引擎导⼊关系型数据库，使⽤js开发包调取相应数据并设置参数进⾏地图渲染。三维地图表达基于提取的道路⽮量图制作精细化三维⾼精度道路模型，利⽤倾斜摄影测量技术或建模技术搭建三维场景，集成建筑物、设施⼩品、其他地物等三维模型，形成三维⾼精度地图。
1.5⾼精地图在交通领域的应⽤
1.5⾼精地图在交通领域的应⽤ihu
⾼精地图具有强⼤的空间分析能⼒和决策⽀持功能，对于具有天然空间位置属性的交通领域，⾼精地图具有⼴阔的应⽤空间。对于⾃动驾驶⾼精地图的作⽤⾮常明确，最重要的是⾼精定位，能够对路⽹进⾏精确地三维表征；其次是环境感知辅助，⽐如道路上红绿灯、摄像头的位置和类型，道路标⽰线的类型，通过丰富的语义信息提⾼⽆⼈车鉴别周围环境的能⼒，辅助⾃动驾驶汽车⾏车路径规划和决策；此外，⾼精地图还能帮助⽆⼈车识别车辆、⾏⼈及其他障碍物，如果⾏驶过程中发现当前⾼精地图中没有的地物，便很可能是车辆、⾏⼈或障碍物。在智慧交通领域，⾼精地图的应⽤具有重要的意义。基于车道级⾼精度地图，结合⾼精定位、云计算和视频监控等技术，搭建智慧交通监管平台，在
特殊车辆监控、精准导航、公交优先、车道⾃由流⼀些重要的场景中，有利于交通管理单位对车辆的精细监控管理，⼜有利于规范司机的驾驶⾏为。
1.6⾼精地图的机遇与挑战
随着⾃动驾驶和智能⽹联汽车的发展，更多的汽车⼚家、风投越来越认识到⾼精地图的重要性。BBA投资了Here地图，福特、上汽投资了Civil Maps ，软银投资Mapbox等。同时，BAT通过收购、控股或⼊股的⽅式将⼏⼤数据商全部⽠分，在国内要抢占⾼精度地图或导航电⼦地图资质的门槛，这些都给⾼精地图带来⾮常好的发展机遇。但是⾼精地图的发展还⾯临⼀些挑战，⾼精地图的精度要求没有准确的答案、如何通过众包⽅式实现地图动态更新、地图⽣产成本随着地图精度要求不断攀升、减少政策问题对地图精度产⽣的影响等，都是⾼精地图未来要⾯临的很⼤的课题。
2、⾼精地图实现⽅案研究
2.1厘⽶级⾼精地图数据采集
采⽤航拍⼿段进⾏⾼精度地图采集，具有采集效率⾼、⾃动化程度⾼、实时性得以保证等优势，因此选取⽆⼈机⾼精度航拍配合地⾯打点的⽅式进⾏⾼精地图的数据采集。使⽤搭载移动激光测量系统的⽆⼈机，在距离地⾯约 80-200m的⾼空进⾏点云和影像数据采集，采⽤⾃建静态与后处理差分形
式对⽆⼈机定位系统进⾏差分解算，获取⼩于10cm的绝对位置坐标。航线设计和航⾼设定利⽤⽆⼈机相机配套软件设计，像控点选择道路标牌⾓点、⽅体建筑物⾓点等在特征明显、易于识别的点位，布设密度不⼩于1个/100 平⽅⽶。采⽤RTK+全站仪联测的形式进⾏地⾯补采，主要⽤于⾼精度航拍⽆法获取的区域数据，如被⾏道树遮挡的道路边线和⼈⾏道等。
2.2数据处理与地图制图
通过对采集的数据进⾏点云处理、三维重建和正射校正等处理，可获取厘⽶级精度的数字正射影像图（DOM，Digital Or⁃thophoto Map），基于DOM数据可⽣产绝对精度优于10cm的⾼精地图。利⽤ArcGIS桌⾯端软件进⾏数字线划图（DLG，Digi⁃tal Line Graphic）⽣产，利⽤图像解译的⽅法分别创建点、线、⾯⽂件进⾏相应地物提取。需要提取的地物包括道路、车道线、转向标志、⼈⾏道、道路标识、红绿灯、道闸、摄像头、建筑物、绿化带、⽔域以及停车场、地名地址信息，涵盖道路、道路链接设施、其他地物和POI点四个类别。⼏何提取完成后进⾏属性的录⼊：如属性信息分类、道路宽度、杆状物⾼度、建筑物名称等。在⽮量化过程中需要保证数据的绝对定位精度要求、要素类别的完整性以及属性信息的正确完整。另外对提取的数据进⾏拓扑结构调整，并通过多级质检保证最终成果数据的可靠性。
2.3地图渲染
基于提取的⾼精度⽮量格式数据，采⽤ArcGIS桌⾯端软件进⾏不同类别地物的符号化渲染。对道路的道路⾯、车道线、⼈⾏道、斑马线、中央分隔带进⾏分别渲染，红绿灯、摄像头、POI点采⽤定制化图标在地图上进⾏表⽰，建筑物通过⽮量绘制技术渲染出3D效果，其他地物则基于图元属性信息和⼏何信息，通过调整颜⾊、线宽、⼤⼩等地图上进⾏符号化表达。在地图表达过程中，应基于易读性、平衡性、层次性、美观性等原则，确保图元⾼质量、⾼精度显⽰。根据⽤户关⼼的字段，进⾏路名和POI点的标注。通过设定⽐例尺控制不同级别图层的显⽰，保证⽤户体验的友好性和地图显⽰的美观度。
图1 ⾼精地图渲染效果防盗器
2.4地图服务
2.4地图服务
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发布基于已有的⾼精度正射影像图和⾼精度⽮量数据等基础数据资源，利⽤ArcGIS Server 等⼯具，可发布灵活⾼效的各类地图服务。根据需要可发布符合国际开放地理信息联盟（OGC，Open Geospatial Consortium）标准的多种地图服务，如动态地图服务（Dynamic Map Service），⽹络地图服务（WMS，WebMap Service）,⽹络要素服务(WFS，Web Feature Service)，⽹络覆盖服务(WCS，Web Coverage Service) 和⽹络地图⽡⽚服务（WMTS，Web Map Tile Service）等；⽀持多样数据格式输出，如geojson，shpfile等，⽅便开发⼈员接⼊⾼精度地图数据服务。
2.5基于⾼精地图服务的车辆监控平台功能设计
apm监控系统
建⽴车道级别的车辆实时监控系统，有利于实现对车辆更加精细的监控管理。基于⾼精地图主要实现对车辆的实时监控、历史轨迹回放、车辆⾏驶⾥程统计、报警预警等，具体功能设计如下：利⽤车载终端回传数据实时展⽰车辆在地图上的位置信息，并动态显⽰车辆实时移动；通过历史轨迹⼯具选定时间可进⾏车辆运⾏轨迹的回放，⽀持播放速度的选择；车辆在不同⾏驶路⾯可进⾏分类⾥程统计，使车辆⾏驶⾥程统计精度提⾼⾄亚⽶级；当车辆处于违规或者故障报警状态时，可通过地图上出现报警图标或发出声⾳来进⾏实时提醒。可分别设计在PC端和⼿机端实现对车辆的监控管理。炭材料工程技术
3、结语
随着我国经济与社会的⽇益发展，汽车的社会拥有量急剧增长，汽车的使⽤和监管不断往智能化⽅向
发展，⾃动驾驶需要为其提供更精准的决策⽀持依据，车辆监控管理需要为其提供更精细化的技术⽀撑，这些都离不开⾼精地图的⽀持。本⽂对⽬前⾼精地图的研究进展进⾏了较为系统地总结与阐述，并且在此基础上提出了⼀种⼆维⾼精地图实现⽅案，以期为智能⽹联汽车、智能驾驶、智慧交通等的研究提供参考。来源： hdmap，作者：陈宗娟，孙⼆鑫，李丹丹，张聪聪，藏丹丹，程旭
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