台灣將建構專屬3D高精地圖，打破廠商地圖標示格式不同的藩籬

結合3D高精地圖與自駕車感測器收集道路資訊的方式，已經逐漸成為自駕車系統發展的共識。此種方法不僅可以透過定位資訊比對提高定位精準度，在任一系統意外故障時，還能保有另一重保障，讓自駕車系統不至於立即完全失效。

然而，3D高精地圖和現在我們使用的Google地圖，到底有什麼不同？從圖一我們就能找到答案。如圖一所示，我們常在使用的Google地圖只標示了該走哪條路，卻無法標註各路段的每一個車道和即時的精準地圖位置。又現有的Google地圖仰賴的是GPS定位，定位誤差可達10公尺，這也是為何有時使用Google地圖導航會有定位突然飄移的現象。但同樣的狀況若是套用在自駕車上，這樣公尺等級的定位誤差是絕對無法容忍的，這也是高精地圖之所以這麼重要的原因。

圖一、現有導航地圖與高精地圖之比較

資料來源：成功大學測量及空間資訊學系-江凱偉教授；Here

至於，高精地圖到底需要多精確？圖二左方的圖可以給我們一個概念方向。如圖中所示，如果想知道哪裡是道路，定位精度只要5公尺就夠了；如果想要知道哪裡是車道線，定位精度只要1.5公尺就夠了。但若我們想要更進一步讓車子維持在車道線內，定位精度則需要達到50公分；若是想要讓車子達到自我控制的目標，則定位精度必須達到10公分以內，才足以應付路況的種種變化。

圖二、自駕車的精度要求

資料來源：成功大學測量及空間資訊學系-江凱偉教授；Here

此外，圖三也列出不同精度地圖的比較。可以明顯看到，較高解析度的地圖資訊不僅定位精準度較高、計算複雜度較高，對環境的變化也更為敏銳。

圖三、不同精度之地圖比較

資料來源：緯創資通

目前自駕車所需的3D高精地圖，係由內政部所負責。根據內政部的規畫，2019年將會公布高精地圖標準和規範，並預期2020年會配合經濟部開放部分測試道路，並且挑選出數家配合的圖資營運商，將內政部建構的高精地圖轉化成各家自駕車系統適用的圖資格式，以加速自駕車的發展。

此外，內政部也打算補助地方政府單位委託的高精地圖測繪業者進行資料採集及相關的檢核、維護費用，並委託成功大學高精地圖中心針對高精圖資進行管理、驗證、集中與去識別化處理，提供「基礎版高精地圖」，再與圖資營運商、自駕巴士營運商合作，讓圖資能進行加值與轉檔，並持續反饋更新高精地圖內容。

圖四、內政部的高精度地圖營運服務架構

資料來源：內政部

有聽過3D高精地圖測繪車嗎？自駕車崛起前，測繪車需求先爆發

在自駕車領域，除了自駕車外，協助建構自駕車所需3D高精地圖的測繪車，重要性同樣不可小覷。測繪車是在車上裝載多顆感測器進行移動定位，並在行駛道路上透過雷射掃描系統收集大量的3D高精度圖資數據，以建構成輔助自駕車上路導航使用的高精地圖，是高精地圖數據的源頭。

高精地圖測繪車，車上搭載的感測器與設備包含衛星導航系統(GNSS)、慣性測量裝置(IMU)、輪速計、工業級相機、雷射掃描系統、控制電腦等，並會在車頂位置考量載重、過線及導流效果進行車頂平台設計，一些廠商為使車頂負重減輕，會採全鋁材料製作此車頂平台。

表一、高精地圖測繪車搭載的感測器種類

資料來源：資料整理自「內政部國土測繪中心」

在測繪車領域，目前台灣已有不少廠商參與布局。在2/25「臺灣智駕測試實驗室」開幕當天，經緯航太、詮華國土測量、樂客導航王、自強工程顧問、中興測量等公司都展出自家設計的測繪車與測繪整合系統，要顯現其定位與將3D道路空間轉換為高精密點雲圖的實力。(如圖五~圖九所示)

圖五、經緯航太-車載移動式測繪系統

資料來源：知識力Ansforce

圖六、詮華國土測繪有限公司-移動測繪系統

資料來源：知識力Ansforce

圖七、樂客導航王-自駕車專用高精地圖測繪車

資料來源：知識力Ansforce

圖八、自強工程顧問有限公司-測繪車

資料來源：知識力Ansforce

圖九、中興測量有限公司-多功能測繪巡查車

資料來源：知識力Ansforce

測繪車搭載的光達(LiDAR)系統，REIGL是主流

測繪車上搭載雷射掃描系統，包含多顆紅外雷射發射光源與收光模組，目的是透過雷射光掃描道路地形擷取3D空間影像資訊，並進一步將其轉換為高精度的點雲圖，以建構自駕車所需的3D高精圖資。且同樣是測繪車，搭載的雷射掃描系統卻可能是來自不同廠商的產品。

觀察經緯航太、詮華國土測量、樂客導航王、自強工程顧問、中興測量等公司所展出的測繪車，車頂上頭搭載的雷射掃描系統分別是Z+F、RIEGL、Velodyne、REIGL和Optech的產品，以搭載REIGL的為多數。然而就自駕車領域而言，目前還是以Velodyne為最知名的品牌，在這領域佔據領先地位。

若探討Velodyne和REIGL這兩者到底有什麼區別? Velodyne是目前光達系統(LiDAR)的領導品牌，他的光達是一種real-time的空間測繪裝置，精度可達到3公分。一顆16線的Velodyne光達，價值25-30萬新台幣，32線的則價值60-70萬新台幣。至於RIEGL，一般大眾應該都對他比較陌生，因為RIEGL的產品幾乎只用於空間測繪應用，一般民眾更少有機會接觸到。且RIEGL的光達系統除了real-time的空間測繪功能外，還有「後處理」的空間測繪資料，讓精度可達到0.5mm，比Velodyne的精度更高，但售價也是Velodyne的至少20倍。

整體而言，目前在「real-time」的空間測繪領域，主要區分為Velodyne和非Velodyne。而在有「後處理」的空間測繪領域，主要區分為RIEGL和非RIEGL，兩者的定位和角色並不完全相同。有的測繪廠商認為，站在空間測繪的角度來說，Velodyne的real-time空間測繪資料精度其實是不夠的，必須採用RIEGL的才行。但綜合考量兩者的定位和角色略有差異，以及價格落差極大的現況下，相信還是會讓Velodyne和RIEGL在不同的應用場景與條件下各有擁護者。