第三方高精地圖更新技術

前言

高精地圖所具備的公分等級精度資訊在很多未來應用中扮演重要角色。自駕車、智慧城市、公共設施預防性維護等未來應用的落地會需要更大範圍、更具時效性的高精地圖，而範圍的擴展及更新率的提升將需要多方參與，來一起對高精地圖做範圍擴展及更新維護，其中如何降低繪製公分等級精度圖資技術及成本門檻，讓測繪業者、自駕車業者等第三方及不同種設備規格，如高階測繪設備、自駕車等級光達、甚至行車紀錄器，都能參與更新，如何確認圖資品質、第三方的能力認證等將是我們需要克服的重要課題。

目前內政部已在部分場域建置高精地圖，然重鋪後的道路難確保標線畫在一樣的位置，近年來大眾對行人安全的重視也使各地道路設計快速變更中，對於使用者來說高精地圖的更新程度是影響使用者是否使用高精地圖的重要因素，因此高精地圖的更新已成為高精地圖發展上刻不容緩的議題，但是在本文更新之前並未有人實際執行過內政部高精地圖的更新流程，其可行性及詳細步驟仍待驗證。為回應上述需求，內政部委託本團隊來證實高精地圖更新作業可行性，依據〈高精地圖更新作業及檢核指引－靜態圖資〉及所提合格第三方圖資更新流程[1]，辦理自駕車用高精地圖合格第三方圖資更新流程研究及實證工作，作為內政部高精地圖後續發展策略之參考依據。

第三方高精地圖更新技術

大範圍且快速的圖資更新需要更具成本效益的更新方式，以促進掃圖更新作業在多處同時進行。因此我們選擇利用本團隊自主研發的低成本測繪設備及自駕車兩種數據來源。若能以上述兩種數據來源成功進行高精地圖更新，將提供給未來有意願成為合格第三方的單位，更多元更高效的參考及實施案例。

本文將採用的是底圖套疊的技術[3]，將既有且具絕對精度的點雲地圖作為底圖，新蒐集的圖資以底圖為基準進行匹配，這樣做出來的地圖除了具有絕對精度外，相較於傳統設立控制點的方式，大幅減少人力物力的花費，相當適合作為更新地圖使用，且該作法目前能夠支援包含自駕車等多種圖資蒐集工具，對於高精地圖更新的普及具有正面的助益。

圖1為本團隊參考機關所提之合格第三方圖資更新流程[1]所設計的流程圖，我們會依據圖1流程辦理圖資更新實證工作；以下會將本文分為「蒐集前準備」、「收集數據」、「套疊底圖」、「檢核點雲品質」及「偵測變異與更新圖資」等部分來進行敘述。

1. 蒐集前準備

蒐集前準備分為「任務規劃」、「儀器選定與參數設計」及「感測器率定」等三個部分進行。在「任務規劃」方面，本文選擇使用桃園機場作為更新試驗場域，此場域範圍為圖2紅線區域，大約涵蓋6.3公里路長。但由於高精地圖原有向量圖資只有黃線區域，因此本案預計更新範圍為圖2黃線區域，大約涵蓋4.3公里路長。為確保重要區域或特徵如路面標線，皆有被光達或相機捕捉到，數據收集之時，計畫至少開過一遍更新範圍內所有車道，車速大約40公里/小時。

在「儀器選定與參數設計」方面，本文使用工研院低成本測繪設備及自駕車上的光達進行更新。相較國內測繪業者使用的進口設備（如Riegl VMX-2HA），工研院低成本測繪設備成本大約為10%；該設備包含一顆Velodyne HDL-32E光達及定位相關設備（GNSS+IMU），Velodyne HDL-32E掃描頻率預定設定為5Hz，FOV （Horizontal）為0~360度，並且GNSS利用PPS+NMEA將時間資訊傳送給光達達成時間同步。本文共使用兩台自駕車及安裝在自駕車上的三款光達進行資料蒐集，三款光達分別為Ouster OS2 128、Velodyne VLP-32C及Innovusion Falcon，本文會從三者產製的點雲地圖中擇優對向量地圖進行更新。

在「感測器率定」方面，計算工研院低成本測繪設備及自駕車的各個感測器於車輛座標系統的姿態，並依據內政部靜態圖資更新指引附錄A、B規定[1]，提供光達、GNSS及IMU各12項率定成果。