台湾高精地图的验证与确认程序 (Verification and validation procedure for high-definition maps in Taiwan)
Kai‐Wei Chiang, Chi‐Kuei Wang, Jung‐Hong Hong, Pei‐Ling Li, Chin‐Sung Yang, Meng‐Lun Tsai, Jeffrey Lee & Sean Lin
生产高精地图对于安全自动驾驶汽车非常重要。这些地图必须具有足够的质量以确保自动驾驶应用的安全性。本文提出了一种验证高精地图精度并验证高精地图的程序。符合标准的地图应具有20 cm的水平精度和30 cm的垂直精度。此外，高精地图必须包括可被自动驾驶车辆使用的属性。
引用
Chiang, KW., Wang, CK., Hong, JH. et al. Verification and validation procedure for high-definition maps in Taiwan. Urban Informatics 1, 18 (2022).
https://doi.org/10.1007/s44212-022-00014-0
1 研究背景
智能交通系统的发展促进了可用于旅行的自动驾驶汽车的发展。这一发展有望每年减少数百万起交通事故，缓解交通拥堵。自动驾驶汽车依赖于传感器，如定位传感器、激光雷达以及摄像头，进而实现实时计算和决策。生产高精度和计算效率高的传感器是传感器研究和开发的两个重点。高精地图在传感器开发中发挥着关键作用。
除了提供辅助信息以提高自动驾驶汽车的安全性和促进路线规划，高精地图还应该能够帮助车辆识别物体或交通标志。因此，高精地图的质量影响着自动驾驶的性能。测绘公司制作的高精地图必须经过验证，才能满足自动驾驶汽车的要求。根据ISO 18750本地动态地图（LDM）标准，高精地图被认为是永久静态地图(ISO 18750, 2018)，其目标是协助准确导航，并为移动决策系统提供准确的车道级道路网络信息。
2 地图验证程序
为了验证高精地图准确性，本文提出了高精地图验证程序。程序分为六个步骤：运行计划验证、控制测量验证、运行结果验证、点云验证、矢量图验证和OpenDRIVE仿真。上一道工序的内容必须经过验证才能进入下一道工序。
1）运行计划验证：作业计划是测绘工作的基础。在进行测量路线规划之前，必须对测量过程的安全性和测量区域的环境进行评估。在核查过程中应考虑每个调查区域的特点，以便后续调查程序的实施。
2）控制测量验证：控制测量的目的是获取控制点和检查点的真实值。控制点是用来调整观测数据，减少误差和残差的点。
3）运行结果验证：在完成测量后，通过移动测图系统获取的原始点云和图像数据应在后处理前进行验证，以确保数据符合相关要求。该步骤验证了原始数据的完整性和正确性，包括惯性导航系统、全球卫星导航系统、里程计、轨迹和原始图像数据。
4）点云验证：点云数据以LAS格式保存;需要几何坐标、强度、扫描线和GPS时间数据。
5）矢量图验证：矢量版的高精地图可以提供精确的几何坐标和属性数据，以协助自动驾驶车辆导航和决策；这些数据包括车道线、车道曲率、车道标记、交通标志和信号灯位置。矢量地图的地理测量精度和属性数据也必须得到验证。通过绝对精度和相对精度的计算，验证其几何精度。绝对精度水平方向为20 cm，垂直方向为30 cm；相对精度在水平方向上必须为10 cm，在垂直方向上为15 cm。
6）OpenDRIVE仿真：OpenDRIVE是一种为自动驾驶模拟而设计的开放格式。道路、车道、标线和其他属性都是用XML定义的。XML格式是一种开放和广泛可访问的格式，提高了互操作性，促进了不同格式之间的转换。台湾高精地图是基于OpenDRIVE 1.5的OpenDRIVE+Extension格式的高精地图。
3 高精地图制作的挑战
高精地图的制作主要挑战是制作过程昂贵，主要是实地调查成本与人工数字化成本很高。解决该挑战主要有两种思路，一个是建立上述行业标准和规范；另一个是开发自动化的高精地图制作和转换工具。
4 结论
自动驾驶汽车时代即将到来，信息通信技术飞速发展。高精地图在这一过程中起着不可或缺的作用。标准化这些地图的验证和确认程序可以确保它们的质量足以供自动驾驶汽车使用。提高高精地图制作效率和降低成本是确保高质量高精地图可用性的关键。未来的地图预计将使用移动测图系统或自动驾驶汽车获取的数据来制作。自动化或半自动化生产技术的使用以及标准化的验证和确认程序将使高精地图的高效生产成为可能，从而完善高精地图生产链。
Kai-Wei Chiang，台湾成功大学测量及空间资讯学系教授。主要研究方向包括：人工智能、自主无人系统与测绘应用、惯性导航系统及应用、最优传感器融合算法。
https://researchoutput.ncku.edu.tw/en/persons/kai-wei-chiang
Chi-Kuei Wang，台湾成功大学测量及空间资讯学系教授。主要研究方向包括：光达、海洋水色、遥感探测。
https://researchoutput.ncku.edu.tw/zh/persons/chi-kuei-wangJung-Hong Hong，台湾成功大学测量及空间资讯学系教授。主要研究方向包括：地理信息系统、空间数据库、空间理论、地理数据共享、元数据、开放地理信息系统、移动GIS。
https://researchoutput.ncku.edu.tw/en/persons/jung-hong-hongEND
编辑：李丹丹、刘乃瑜
审核/指导：刘信陶、曹瑞
