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2024-05-01給「機器」看的地圖?高精地圖的繪製與發展 成功大學測量及空間資訊學系教授江凱偉專訪 653 期

Author 作者 採訪撰稿|羅億庭/不是路癡,本刊編輯。

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•高精地圖是提供給自駕車使用的地圖,它比一般電子地圖更要求空間上的精準度、內容的新鮮度,以幫助自駕車安全行駛。
•高精地圖的製作主要分為數據採集和地圖製作。前者可以使用測繪車收集道路資訊,後者則包含點雲地圖、向量地圖、自駕車終端格式圖資的製作。
•高精地圖的應用範圍廣泛,除了自駕車之外,還可以應用於道路巡檢、停車費計算、保險業、房地產業等領域。

 
從古至今,地圖承載著許多重要的空間資訊,更是人們生活中不可或缺的一部分。1881年,伊拉克裔考古學家拉薩姆(Hormuzd Rassam)發現了目前已知的第一張世界地圖⸺巴比倫世界地圖(Babylonian Map of the World),讓當代人可以從泥版上的刻痕、圖像、楔形文字知曉西元前600多年的人們如何理解這個世界,以及當時的宇宙觀。
 
除了人類有使用地圖的需求之外,地圖對於「機器」或「交通載具」來說,也具有舉足輕重的地位。自工業革命(Industrial Revolution)後,人類科技有了迅速的進展,1920年代就有企業開始試驗汽車的自動駕駛,而第一臺自動化的汽車也在1980年代誕生。美國卡內基美隆大學(Carnegie Mellon University)在1986年研發出的自動駕駛汽車(autonomous vehicles,簡稱自駕車)「NavLab 1」 具有攝影機、雷達、導航系統,能自動跟隨前方的車輛行駛、避開障礙物、識別交通標誌,更為往後的自駕車發展奠定了基礎。然而僅是裝備這些感測系統,對現代的自駕車來說遠遠不夠,一輛自駕車要能夠真正上路,指引它方向的「高精地圖」(High Definition maps, HD maps)同樣極為重要。

 

(高精地圖中心提供)

 

臺灣唯一的高精地圖研究中心

當你在搜尋引擎中輸入高精地圖四個字,位於成功大學內的「高精地圖研究發展中心」(簡稱高精地圖中心)會馬上映入眼簾,這也是臺灣唯一一間高精地圖研究中心。為了更深入了解高精地圖的製作,我們來到臺南、拜訪高精地圖中心主任暨計畫主持人、成功大學測量及空間資訊學系教授江凱偉。2018年,臺灣政府開始了與自駕車研發相關的國家級計畫,並由內政部負責管理高精地圖的製作。長期與內政部地政司合作、專長為空間測量、導航系統、高精地圖的江凱偉,就是在這樣的時空背景下成立了專門研究高精地圖的中心,協助推動臺灣的高精地圖研發。
 
不過究竟什麼是高精地圖?它與一般的地圖又有什麼不同?江凱偉解釋,地圖是人們在理解一個未知地點時最需要的空間資訊,在過去的地圖中,坐標必須依靠人工測量並以數學工具計算,而後再製作成紙本地圖。隨著科技的演進,一張張圖紙經過數位化,成了我們現在使用的線上地圖。至於高精地圖則是一種供自駕車使用、較為特殊的地圖,會更加著重於地圖的精度、內容的新鮮度。「精度」代表「幾何精度」,也就是三維空間中各個地理特徵在直角坐標系X、Y、Z軸上的準確度。而內容新鮮度則是要確保地圖中的各項資訊都符合最新實際情況,讓自駕車運行在道路時可以做出最準確的導航。
 
「我們常常在新聞上看到有人開車開到山裡面迷路,他會怪地圖不好、導航不好,但高精地圖絕不能發生這種事情!」江凱偉娓娓道來,「自駕車出事時大家一定會先怪地圖不準,所以高精地圖本身的幾何精度、新鮮度要有一定的規範。」
 
除了精度、新鮮度之外,高精地圖的圖資內容也是另一個需要考量的重點,選擇合適的高精地圖格式標準可以讓地圖的開發事半功倍。目前較為主流的圖資儲存格式包含NDS、DMP、OpenDRIVE、Lanelet 2,前兩者屬於商業封閉格式,使用授權費用較高。為了讓有意開發高精地圖的廠商都可以負擔得起建構成本,江凱偉與內政部討論後決定採用免費、開源且已被認證過的OpenDRIVE及Lanelet 2作為臺灣高精地圖的開發格式。這兩者也因此成為目前臺灣業者在開發高精地圖時,最普遍使用的格式。
 

高精地圖怎麼製作?

選定了圖資格式後,該如何製作出高精地圖?由於高精地圖是自駕車運行的重要基礎,它提供了自駕車最精準的道路訊息,幫助自駕車導航、定位,因此會更加仰賴精確、新鮮的數據,與傳統透過遙感探測(remote sensing,簡稱遙測)收集影像資料後製作出來的地圖大大不同。高精地圖的製作方式主要可分為兩個步驟:數據採集和地圖製作。……【更多內容請閱讀科學月刊第653期】