高精度地图行业监管体制和生产工艺分析
文教yjbzj220132023/10/13
一、高精度地图行业监管体制分析
1.行业主管部门及自律性组织
高精度地图行业的主管部门为国家测绘局。国家测绘局是国土资源部管理的主管全国测绘事业的行政机构，其主要职责包括：拟定测绘行政法规、规章，制订测绘事业发展规划、测绘行业管理政策、技术标准并依法监督实施；组织并管理基础测绘、国界线测绘、行政区域界线测绘、地籍测绘和其他全国性或重大测绘项目、重大测绘科技项目；管理国家基础地理信息数据，组织指导基础地理信息社会化服务；管理国家测绘基准和测量控制系统；制订地籍测绘的规划和技术标准，管理审定地籍测绘资格，确认地籍测绘成果；拟定测绘单位资格审查认证管理办法；依法管理地图编制工作，审查向社会出版、展示的地图等。
行业自律性组织主要包括中国测绘学会、中国全球定位系统技术应用协会、中国地理信息系统协会等。
2.政府部门的监管体制
根据《中华人民共和国测绘法》规定，国家对从事测绘活动的单位实行测绘资质管理制度。国家测绘主管部门对导航电子地图的监管贯穿于地图的开发、生产以及出版的全过程。
首先，国家测绘主管部门对从事导航电子地图开发和生产采取设立行业准入资质的方式进行管理，即相关从业单位应依法取得由国家测绘局颁发的包括导航电子地图制作业务范围在内的甲级测绘资质，并严格遵守《中华人民共和国测绘法》、《地图编制出版管理条例》、《导航电子地图制作资质标准》等相关法律法规，方可从事测绘活动。
其次，从事测绘活动的专业技术人员应具备相应的职业资格条件，测绘人员进行测绘时，应当持有测绘作业证件上岗。
再次，导航电子地图、高精度地图在公开出版前须经过加密和审查环节。导航电子地图和高精度地图的加密工作由国家测绘局授权中国测绘科学研究院受理，受理单位对加密后的地图数据出具“地图数据保密技术处理证明”；导航电子地图和高精度地图的审查工作由国家测绘局、地图审查中心负责，对导航地图和高精度地图的数据合法性、保密、技术等专业方面进行审查，经审查认定合格后由国家测绘局颁发审图号；此外，导航电子地图和高精度地图的出版需经新闻出版署批准的有相关资质的出版社从地图出版物的角度进行审查，审查通过后颁发出版号，产品方可成为印刷公开出版物。
二、高精度地图生产工艺分析
1.高精度地图的数据构成
道路地图是对实际道路进行反映，通过特定图层来描绘特定类别，然后将图层叠加进行路面表达。终端上显示的导航地图往往由10多层甚至20多层不同分辨率的图片组成，当用户进行缩放时，程序根据缩放级数，选择不同分辨率的瓦片图（用方格来模拟实体），拼接成一幅完整的地图。高精度道路导航地图也是如此，只是它在普通电子地图的基础上包含了更多的图层数量，且每一图层的描绘更加精细。
高精度道路导航地图由四个部分的数据构成，分别是道路网数据、车道网数据、安全辅助数据和道路交通设施数据。这四类数据构成的地图结构内容根据地图精度不同显示的内容也就不同。
图表：地图结构内容划分示意图
数据来源：中研普华产业研究院整理
道路网主要是由道路基准线网络构成，用于描述道路的几何形态、表达与道路设施间的关系。高精度道路导航地图道路网示意图，如图5所示，它包括道路基准线、道路基准线连接点和路口等图层。车道网记录路网中每个独立车道的相关属性，用于车道级的道路显示、定位、路径规划和驾驶策略辅助。它包括车道级道路、车道级道路连接点、车道级道路形状点等图层。
图表：高精度道路导航地图车道网示意图
数据来源：中研普华产业研究院
安全辅助数据和道路交通设施数据是对车道安全数据和车道上的其他交通设施进行描述，用于辅助车道级定位和显示，例如曲率、航向、纵横坡度等。
道路交通设施数据则包括交通标识、路侧设施和固定地物等信息。
2.高精度地图的制作流程
通常我们使用的地图是采用卫星图片和GPS联合标定出来的，这种方法一般能达到米级的定位精度。高精度地图要求的是厘米级精度，因此仅仅采用卫星是不够的，通常会选择使用采集车在道路上进行移动采集，然后通过线下处理把各种数据融合产生高精度地图，其制作过程主要包括数据采集、数据处理、对象检测、手动验证及地图发布五个基本步骤。
数据采集：高精度地图的数据采集是个多传感器融合的过程。采集车辆具有如GPS、惯性测量单元(IMU)、激光雷达和摄像机等，通过将这些数据的融合，最终生成高精度地图。
数据处理：对数据进行整理、分类以及清洗从而获得没有任何语义信息或注释的初始地图模板。
对象检测：利用机器学习的方式，来检测大部分常见的静态对象并对其进行分类，包括车道线、交通标志甚至电线杆。利用人工的方式，标注少量复杂的对象。
手动验证：这一步就是人工纠错排查，从而确保地图自动创建过程正确并及时发现问题。
地图发布：经过了上述过程的处理，就可以发布高精度地图了。
目前高精度地图的制作是需要有测绘资质的，所以一般把握在图商手中和一些自动驾驶公司，分为甲级资质和乙级测绘资质，甲级资质非常少，需要挂靠到测绘单位。对于园区这种非公共区域，制图资格上是没问题的，但在公共道路上的测绘则需要相应资质。目前有包括华为、京东、高德、四维图新等在内近二十家单位通过甲级测绘资质复审换证。
三、高精度地图应用技术发展分析
高精度道路导航地图描绘的道路信息更加丰富，包含的细节更多，因此它的数据量也更加庞大。传统导航电子地图每千米的数据量约是1kB，而高精度道路导航地图每千米的数据量大约是100MB，是传统导航地图的105倍。而且高精度道路导航地图中的数据类型复杂多样，数据量急剧增加，并且数据处理的实时性要求较高。所以目前以云计算模型为核心的集中式大数据处理方式已经不能满足高精度道路导航地图的数据计算要求，需要建立新的计算模型。提出“众包+边缘计算”模型作为高精度道路导航地图计算模式。
高精度道路导航地图的数据采集任务很艰巨，需要采集车跑过每一条道路，然后上传数据绘图。首先，这需要花费大量的时间；其次，道路上的一些信息会发生变化，高精度道路导航地图需要保持周期性数据更新，再次采集很多信息又是重复的，且耗费更多的资源。可以采用众包的方式解决这些问题，高精度道路导航地图的用图者同时也可以是绘图者。通过众包的方式，将数据采集设备装在使用高精度道路导航地图的车辆上，其在行驶时边用图边采集数据，并且将获取到的数据上传。这种方式可以很好地满足城市街道需要一周更新一次来反映其构造和新的交通模式的需求。美国的Mapper公司已经采用这种方式来获取地图数据。
随着物联网和5G通信技术的快速发展，有别于传统云计算的全新计算模式--边缘计算被研究者们提出。边缘计算是指在网络边缘执行计算的一种计算模型，边缘计算中边缘的下行数据表示云服务，上行数据表示高精度道路导航地图服务，而边缘计算的边缘是指从数据源到云计算中心路径之间的任意计算和网络资源。该计算方法是一种在靠近物或数据源头的网络边缘侧，融合网络、计算、存储、应用核心能力的开放平台，就近提供边缘智能服务，满足行业数字化在敏捷联接、实时业务、数据优化、应用智能、安全与隐私保护等方面的关键需求。针对高精度道路导航地图的情况，在边缘式计算中，由于数据量的增加以及对实时性的需求，需将原有云中心的计算任务部分迁移到网络边缘设备上，以提高数据传输性能，保证处理的实时性，同时降低云计算中心的计算负载。本文研制了高精度道路导航地图边缘计算模型参考框架。
图表：高精度道路导航地图边缘计算模型参考框架
数据来源：中研普华产业研究院
四、技术环境对行业的影响
传统导航地图因其商业地图公司及时、准确地进行数据更新，从而保障导航服务的准确性。而高精度道路导航地图的更新过程除了道路/车道的几何信息外，还包括交通要素在内的大量数据更新。
而且，高精度道路导航地图本身就包含庞大的数据量，如果每次都通过原始采集手段进行数据更新，将会导致过多冗余数据和过高的成本。因此，在未来的高精度道路导航地图发展中，采用众包手段获得用户手上的大量及时数据，是一种更加便捷、低廉、可靠的数据更新手段。
总体来看，技术环境对高精度地图行业的影响主要体现在以下几个方面：
1.技术进步
随着科技的不断发展，高精度地图的精度和覆盖范围得到了显著提升。例如，随着自动驾驶技术的不断发展，高精度地图的精度和实时性需求也在不断提高。同时，随着物联网、5G等新技术的普及，高精度地图的应用场景也在不断拓展。
2.数据处理能力
高精度地图需要处理大量的数据，包括卫星影像、航空影像、道路情况、建筑物信息等。随着数据处理技术的不断发展，高精度地图的数据处理能力和效率得到了显著提升，从而提高了高精度地图的质量和速度。
3.AI技术
AI技术在高精度地图领域的应用也不断加强。例如，AI技术可以帮助高精度地图实现自动化和智能化，提高生产效率和质量。同时，AI技术还可以帮助高精度地图进行数据分析和优化，提高其精度和可靠性。
总之，技术环境对高精度地图行业的影响是显著的，不仅带来了发展的机遇，同时也带来了一定的挑战。例如，技术难度大、成本高等问题也需要考虑。
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