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推动自动驾驶地图发展 应注重多方合力循序渐进

自动驾驶地图是自动驾驶极其重要的基础设施。近年来,工信、交通、测绘等部门和各地政府正在积极推动自动驾驶地图建设及配套政策的完善。近日,自然资源部、工业和信息化部、北京市经济和信息化局、北京市规划和自然资源委员会共同启动车联网(智能网联汽...

作者:贾宗仁来源:自然资源部测绘发展研究中心|2020年08月07日

自动驾驶地图是自动驾驶极其重要的基础设施。近年来,工信、交通、测绘等部门和各地政府正在积极推动自动驾驶地图建设及配套政策的完善。近日,自然资源部、工业和信息化部、北京市经济和信息化局、北京市规划和自然资源委员会共同启动车联网(智能网联汽车)和自动驾驶地图应用试点,分阶段进一步加快推动解决自动驾驶地图标准、资质等关键问题。在此背景下,笔者结合当前自动驾驶发展阶段和自动驾驶地图的意义,就如何推动自动驾驶地图的发展作一些探讨。

一、当前自动驾驶发展阶段

经过近几年的快速发展,自动驾驶汽车从概念向产品逐渐落地,但必须清醒地认识到当前仍处于自动驾驶产业化发展的初级阶段,距离实现真正意义上的全场景自动驾驶(L3级以上)仍有较大差距。客观分析自动驾驶发展所处阶段和我国发展自动驾驶的优劣势,有助于更好地把握发展规律,制定适宜的相关政策。

国际上,目前绝大多数量产汽车仍处于L2或L3级自动驾驶之间。尽管各科技巨头、车厂制定的路线图纷纷将2020年左右作为实现L3级别自动驾驶商业化运营的时间节点,但目前仅谷歌Waymo公司实现了在小范围公开道路自动驾驶商业化试运营。L3级及以上自动驾驶商业化运营的难点,主要集中在应对多种场景复杂路况的自动驾驶算法、传感器的可靠性和安全性,以及自动驾驶基础设施的完善。

我国自动驾驶汽车起步较美国等国家晚。作为追赶者,我国自动驾驶发展在算法、硬件、配套政策方面仍然全面落后于美国等国家,具体包括:算法方面,自动驾驶人工智能算法依赖于大量路测数据不断进行训练优化,目前谷歌Waymo在公开道路的自动驾驶测试里程已突破1600万公里,而国内路测里程最多的百度Apollo仅达到200万公里,且大多是在封闭场景;硬件方面,国内自动驾驶汽车上所配备的车载芯片、传感器绝大多数均为国外进口,造价昂贵不利于商业化落地,且在中美贸易战背景下,一旦被断供将面临“卡脖子”局面;配套政策方面,美国出台了《自动驾驶法案》,美、德、日等国相继对道路交通相关法律法规进行了修订为自动驾驶发展扫清障碍,我国尚未出台自动驾驶相关法规,在道路交通安全、测绘等领域法律法规仍需完善。但是,我国发展自动驾驶在资本、基础设施、产业链方面具备后发优势。例如在资本方面,2012-2017年间约有70亿美元风险投资投入我国自动驾驶初创企业,这一数额与同期投资于美国自动驾驶初创企业的金额相当;基础设施方面,我国5G、智能交通基础设施等方面建设在国际上保持领先;产业链方面,制造业方面的优势使我国自动驾驶产业较国外更具成本优势,且与谷歌封闭模式研发自动驾驶不同,以百度为代表的开放生态系统模式,更容易吸引合作伙伴形成合力。

二、自动驾驶地图的重要意义

在近几年自动驾驶的发展过程中,基本形成了一个共识——自动驾驶商业化运营的实现必须依赖自动驾驶地图,车路协同比单车智能更具优势。自动驾驶地图的意义不仅仅在于为单个车辆提供环境感知和定位,站在智慧交通智慧城市的高度,自动驾驶地图扮演的角色就是将“聪明的车”与“智能的路”相结合。道路是人类现实的基础设施,而自动驾驶地图是道路信息的基础设施,未来将在智慧交通、智慧城市领域发挥重要作用。

目前的自动驾驶地图可分为两个层级:静态高精度地图和动态高精度地图。静态高精地图一般由含有语义信息的车道模型、道路部件、道路属性等信息以及用于多传感器定位的特征图层构成;动态高精地图则是建立在静态高精地图之上,包含各类道路交通相关的动态信息。在未来智慧交通时代,静态高精地图是智慧交通系统的基底,智慧交通系统中的各类传感器(搭载在车和路上)实时感知、分析处理道路、车辆、行人的各类状况并进行信息交互,道路交通的各类动态变化的要素信息形成动态高精地图。根据高精地图提供的信息,智慧交通系统形成决策规划,车、路、人状态的变化再次由传感器感知,进而形成信息闭环。

在自然资源领域,自动驾驶地图同样扮演着重要角色。2019年6月印发的《自然资源“十四五”规划编制工作方案》(自然资函﹝2019﹞276号)中提出实景三维中国建设。虽然目前国家层面实景三维主要解决地形级三维和部分城市级三维,但面向未来,自动驾驶地图与各类三维实体衔接,形成“车、路与建筑物、地下管线……协同”,为智慧城市中各类精细化管理提供支撑。

 

三、关于推进建设自动驾驶地图的思考

(一)国外自动驾驶地图发展模式

目前美国和欧洲自动驾驶地图领域是完全市场化的,主要企业包括谷歌、Here、TomTom等传统图商以及Ushr、Mapbox、Civil Maps等初创企业。从商业运营角度来看,欧美图商大致可分为三类。一是由车企投资或控股,近年来自动驾驶地图投资并购频繁,超过半数欧美图商均有车企投资背景,例如宝马、奥迪、戴勒姆联合收购了Here地图,通用投资Ushr,福特投资Civil Maps等,这也反映了车企在自动驾驶研发中与地图深度融合的强烈需求;二是独立图商,以TomTom为代表,在合作上更为开放,例如TomTom相继为博世、大陆等汽车制造供应商以及雷诺、沃尔沃等车企提供自动驾驶地图服务;三是封闭生态模式,以谷歌为代表,作为自动驾驶领域的领头羊,谷歌自动驾驶地图仅专注于为谷歌Waymo自动驾驶汽车提供服务。

与欧美相比,日本自动驾驶地图发展另辟蹊径,为实现2020年奥运会前日本高精地图全覆盖的目标,在日本政府主导下,由车企、汽车供应商、图商合资成立“Dynamic Map Platform(DMP)”公司。日本在自动驾驶基础数据上采取合作模式,基础数据由DMP公司统一采集、提供;各企业在基础数据之上,通过对动态数据、众包数据的采集、加工,构成竞争优势。截至2019年3月,日本DMP公司完成了29205公里道路的采集工作,并于2019年2月宣布拟投资2亿美元收购美国地图初创企业Ushr,计划开始向全球市场扩张。

(二)我国自动驾驶地图建设的路径选择

由于市场准入的限制,我国自动驾驶地图的市场范围仅限获得导航电子地图甲级资质的20家企业(截至2019年7月),除去部分事业单位外,真正开展自动驾驶地图业务的企业有10余家。我国自动驾驶地图企业大多具有互联网企业背景,四维图新、百度、高德、腾讯等老牌图商占据我国自动驾驶地图市场的主导地位;国内车企也加快了在地图市场的布局,例如上汽分别投资了光庭、中海庭、晶众三家企业,吉利全资收购易图通;此外,国内也涌现了宽凳科技、初速度等初创企业。

国内图商现行的研发重点在于静态高精度地图。要实现自动驾驶商业化落地,自动驾驶地图必须达到足够高的覆盖度和足够多的要素量。目前,对于国内外任何一家图商而言,大范围城市道路的自动驾驶地图覆盖以及更新都是一笔巨大投入。因此,国内外图商的首要计划是加快自动驾驶商业化场景较容易落地的高速公路和城市快速路覆盖。在要素量上,受限于具备车路协同能力的道路基础设施不完善,自动驾驶地图的要素量较少。在当前背景下,构建达到商业化运营要求且场景更为丰富的自动驾驶地图还有相当一段距离,单靠任何一家图商实现这一目标都十分困难。

因此,日本自动驾驶地图建设模式值得借鉴。“日本模式”的特点在于由政府主导建立地图平台,优势在于三个方面:一是分工明确、形成合力,由合资公司建设静态高精度地图,由图商和需求方完成动态高精度地图制作,有利于减少各企业的重复投入,加快自动驾驶地图建设进度;二是深度定制,合资公司当中有丰田、本田等车企存在,在自动驾驶地图研制中深度参与,定制满足车企需求的地图数据;三是由政府主导自动驾驶地图建设在国家安全上更加可控,统一数据标准更容易推进。但是,我国自动驾驶地图建设照搬“日本模式”也是不切实际的。我国幅员辽阔,国土面积是日本的25倍,实现自动驾驶地图的覆盖投入巨大,由政府主导构建基础地图平台能够加快解决自动驾驶地图覆盖问题,但弊端在于该模式不利于技术创新,一定程度上打破了现有市场竞争环境,触及部分企业的根本利益,如何合理分配投入和利益也是难点问题。

总之,我国自动驾驶地图建设的路径选择仍需考虑多方因素,可考虑与工信、交通等部门合作,组织地方政府、车企、图商等各方力量,在有条件区域由政府主导开展自动驾驶地图建设试点工作,在试点成熟的基础上,根据应用需求的主次,分阶段分区域稳步推进。

(三)自动驾驶地图政策问题的思考

高精度的自动驾驶地图涉及国家地理信息安全,对测绘地理信息管理带来了挑战。在2019年8月5日自然资源部召开的地理信息企业家座谈会上指出“对于自动驾驶地图等地理信息新产品、新业态,采取包容审慎的监管态度”,这也为自动驾驶地图相关政策的推进定调。自动驾驶地图的政策问题,归根结底主要在于市场准入和保密管理两方面,具体表现为资质管理、外商投资、保密技术处理、公开地图内容表示、地图审查、众包测绘等问题。

在资质管理方面,当前导航电子地图制作资质只设甲级且门槛过高,一直被行业所诟病。2019年5月,新修订的《测绘资质管理办法(征求意见稿)》中增设了导航电子地图制作乙级资质,且申请门槛较之前大有降低。在外商投资方面,2019年7月,自然资源部发布的最新版《外国的组织或者个人来华测绘管理暂行办法》中,仍然将导航电子地图编制活动列为合资、合作测绘禁入领域,这也意味着在未来一段时间内外资及合资车企、汽车供应商、图商仍然排除在自动驾驶地图业务之外。在保密技术处理方面,自动驾驶地图需要经过指定机构进行空间位置的保密技术处理。近年来,自然资源部地理信息管理司组织中国测绘科学研究院与四维图新、高德等图商开展了地图保密处理技术的优化和测试,经优化后的保密偏转插件基本能够满足L3级别自动驾驶地图的应用需求。考虑到车路协同环境下海量自动驾驶地图数据必须通过云端存储、处理、回传,当前自动驾驶地图保密技术处理的难点在于数据的安全传输。目前,中国测绘科学研究院已立项开展基于国产商用密码技术的数据安全传输技术的研发。在公开地图内容表示方面,根据规定重要桥梁的限高、限宽、净空、载重量和坡度属性,重要隧道的高度和宽度属性,公路的路面铺设材料属性在公开地图中不得表达。目前图商的普遍处理方法是采取分层的方式隐性表达。在地图审查方面,自动驾驶地图在公开使用前需经地图审查获得审图号后方可使用,目前地图审查方式仍然为人工审查,需耗费大量时间。面对自动驾驶地图的应用需求,地图审查的难点在于地图动态更新的条件下如何进行在线地图审查。在众包测绘方面,对于未来自动驾驶地图的众包测绘模式还缺乏法规政策的明确规定。

综上,我国自然资源主管部门推进自动驾驶地图发展坚持“包容审慎”的原则,取得了一些成果,部分政策问题已有较好的解决方案。结合当前自动驾驶所处的发展阶段及国外立法经验,我们必须认识到目前自动驾驶发展仍处于产业化初期,市场成熟度低,不确定性因素较多,为满足自动驾驶发展需要一味地彻底放开保密、资质等管理要求是不切实际的,也是违背总体国家安全观要求的,必须坚持由易到难、循序推进的原则。近期推进自动驾驶政策问题的思路在于补短板、填空白、多试点,着力解决数据云端存储传输环境下的保密、动态更新地图审查、众包测绘等问题。

(四)自动驾驶地图标准建设的思考

推进标准建设对于发展我国自动驾驶地图技术和产业发展至关重要,只有掌握自动驾驶相关标准,才能在国际竞争中牢牢掌握话语权。国际标准方面,ISO TC204(智能交通系统委员会)/WG3工作组率先开展了自动驾驶地图相关工作。但由于TC204/WG3制定的ISO 20524(GDF5.1)(地图数据交换标准)与TC211(地理信息技术委员会)/WG10开发的191xx系列标准冲突,TC204/WG3与TC211/WG10成立了联合工作组,就统一自动驾驶地图数据格式定义开展了相关工作。此外,欧美NDS、OpenDrive、ADASIS等国际组织以及日本SIP-adus项目也开展了自动驾驶地图标准研究工作,高德、百度、四维图新、腾讯等国内图商也是上述组织的成员单位。

国内方面,由工信部牵头成立的中国智能网联汽车产业创新联盟下设自动驾驶地图工作组,成员由清华大学等高校,百度、四维图新、高德等图商,以及一汽、上汽等车企组成,工作组针对自动驾驶地图、高精度定位及时空服务等标准、规范开展了相关研究工作。由交通部牵头的全国智能运输系统标准化委员会研究也开展了自动驾驶地图标准研究工作,并于近日公开征求2项自动驾驶地图国家标准意见。

可以看出,作为应用部门,工信部、交通部等对于推进自动驾驶地图标准十分积极。但自动驾驶地图作为一种新型的地理信息产品,自动驾驶地图的采集、制作、应用都是测绘工作,其相关标准特别是数据交换等基础标准应由测绘地理信息主管部门作为牵头单位推进。一方面,可以避免出现类似国际标准中TC204/WG3与TC211/WG10两个工作组的标准相互冲突的情况;另一方面,有助于自动驾驶地图与未来实景三维数据以及其他测绘成果之间的衔接与数据交换。

 

四、下一步工作建议

结合上述分析,建议下一步工作重点在于:

一是建立部际合作机制。自动驾驶地图建设是一项复杂的系统工程,涉及到发改、工信、交通、公安等部门的职责,离不开各部门的通力合作。因此,要加强部际协调,通过联合发文、签订协议、共建试点示范区等方式建立全面合作机制,在合作中进一步摸索各部门在自动驾驶发展中的职责边界,明确分工、相互协作,在推动产业化发展、法规政策、标准规范等制修订方面形成合力。

二是扩大深化自动驾驶地图试点。鼓励浙江德清、北京大兴等应用示范区先行推出相应政策,在维护国家安全的底线之上,放宽资质、数据传输等要求,在试验区积极开展自动驾驶地图研究工作,鼓励在基础地图管理平台、众包测绘、车路协同等方面开展研究探索。在吸收总结浙江德清、北京大兴等应用试点经验的基础上,力争发布自动驾驶地图试点方案或指导意见,进一步扩大试点范围,在条件较好地区新建一批试点,经综合评估后将一些其他部门、各地方政府建立的自动驾驶测试区纳入试点范围。

三是加强自动驾驶地图法规政策和技术标准研究。开展众包测绘、车路协同等情形下,关于资质、保密等问题的前瞻性研究;由自然资源部牵头,推进自动驾驶地图标准体系建设;加快开展自动驾驶地图保密处理技术、实时审图技术等关键技术研发,以技术创新解决管理难点。

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