高精度道路導航地圖具有更加豐富細致的道路信息，可以更加精準地反映道路的真實情況。與傳統地圖相比，它的圖層數量更多，圖層內容更加精細，具有新的地圖結構劃分。正是因為高精度道路導航地圖豐富的信息含量，使得它具有龐大的數據量，而傳統的集中式大數據處理模式無法滿足它的計算需求。本文分析了高精度道路導航地圖的發展現狀：已進入高速發展狀態，但發展過程中仍面臨著一些需要解決的問題。

2015年，奧迪、寶馬、Daimler 聯合起來斥資31億美元購買諾基亞 Here 地圖，為研發高精度道路導航地圖做準備。2011年寶馬的3系 Track Trainer ，2014年奧迪的RS7 都利用高精度道路導航地圖技術在 Laguna Seca 和 Hockenheim 成功跑完了賽道。

從2016年開始，很多互聯網企業通過收購的方式獲取地圖數據資源，然后結合自身算法、云計算能力生產高精度道路導航地圖，如Google、Uber、百度、阿里等。

同時，車企也開始依賴第三方地圖服務，2017 年初，Mobileye 與大眾、寶馬和日產簽署協議，前者將為三家汽車巨頭提供地圖產品，而汽車廠商將負責為 Mobileye 提供更多的地圖數據。

基于位置的新型服務已經是大趨勢。國家發展和改革委員會提出的促進智能交通發展的“互聯網+”便捷交通實施方案已經正式發布。地圖的服務對象不再僅僅是人類，而是慢慢向機器過渡，這對地圖的精度、內容結構和計算模式等都提出了新的要求。

高精度道路導航地圖特點

1 地圖精度

普通導航地圖的精度在5 m左右，只描繪道路的位置和形態。而高精度道路導航地圖的絕對精度要求優于1 m，相對精度達到10~20 cm，包含了車道、車道邊界、車道中心線、車道限制信息等非常豐富的信息。

?高精度道路導航地圖

?普通導航地圖

2 地圖內容結構

高精度道路導航地圖更加真實地反映道路的實際樣式，包含更多的圖層數量和道路數據，圖層描繪也更加細致。高精度道路導航地圖擁有更加準確的道路形狀，每個車道的坡度、曲率、航向、高程等數據也被添加進來。

另外，車道之間的車道線情況（虛線、實線、單線和雙線）、車道線顏色（白色、黃色）、道路隔離帶、隔離帶材質、道路箭頭、文字內容和所在位置在高精度道路導航地圖中都需要詳盡描述。

3 計算模式

高精度道路導航地圖的數據量是普通地圖的105倍甚至更多，目前以云計算為核心的集中式大數據處理模式不能滿足需求。高精度道路導航地圖的大數據處理模式可以采用“眾包+邊緣計算”的模式。

高精度道路導航地圖結構

道路地圖是對實際道路進行反映，通過特定圖 層來描繪特定類別，然后將圖層疊加進行路面表達。終端上顯示的導航地圖往往由10多層甚至20多層不同分辨率的圖片組成，當用戶進行縮放時，程序根據縮放級數，選擇不同分辨率的瓦片圖（用方格來模擬實體），拼接成一幅完整的地圖。高精度道路導航地圖也是如此，只是它在普通電子地圖的基礎上包含了更多的圖層數量，且每一圖層的描繪更加精細。

高精度道路導航地圖由四個部分的數據構成，分別是道路網數據、車道網數據、安全輔助數據和道路交通設施數據。這四類數據構成的地圖結構內容根據地圖精度不同顯示的內容也就不同，以下是其基本結構劃分和顯示內容示例。

?地圖結構內容劃分示意圖

←向左滑動可查看全圖

道路網主要是由道路基準線網絡構成，用于描述道路的幾何形態、表達與道路設施間的關系。

?高精度道路導航地圖道路網示意圖

高精度道路導航地圖道路網包括道路基準線、道路基準線連接點和路口等圖層。

車道網記錄路網中每個獨立車道的相關屬性，用于車道級的道路顯示、定位、路徑規劃和駕駛策略輔助。它包括車道級道路、車道級道路連接點、車道級道路形狀點等圖層。

安全輔助數據和道路交通設施數據是對車道 安全數據和車道上的其他交通設施進行描述，用于輔助車道級定位和顯示，例如曲率、航向、縱橫坡度等。

道路交通設施數據則包括交通標識、路側設施和固定地物等信息。

高精度道路導航地圖研究現狀

目前在輔助駕駛系統和自動駕駛領域使用高精度道路導航地圖數據的研究較多。例如根據高精度道路導航地圖進行信息行為和車輛定位的研究，在輔助駕駛和自動駕駛系統中使用高精度道路導航地圖信息并在其上進行自動駕駛車道軌跡引導方法的研究。

而關于建立高精度道路導航地圖的方法研究也有很多。

通過配備GPS-RTK的采集車沿特定線路采集數據；使用激光雷達與廣角攝像頭結合的方法提取道路信息，加上配備高精度全球衛星導航系統（GNSS）則能夠達到10cm精度，但這種采集方案成本較高。

也有研究者提出使用低成本傳感器創建車道級地圖的方法，通過全球定位系統+慣性導航系統（GPS/INS）緊耦合進行定位，從正射影像圖中獲取相關地圖信息。

應用需求分析與建模

高精度道路導航地圖需求模型可劃分為6層。

?高精度道路導航地圖應用分析

1“互聯網+”智能導航

為了提高道路使用效率、緩解擁堵，很多新的交通管理措施不斷被實施。例如多乘員車道（HOV車道）、潮汐車道等。

HOV車道僅供乘坐至少某一規定乘客數的車輛通行。潮汐車道是指可變車道，即某一條車道在不同時段內行駛方向會發生變化。

這些新的交通管理方案的實施主要是通過車道來實現的，而高精度道路導航地圖可以精準反映這些信息，為人們提供智能導航服務。

2“互聯網+”智能交管

道路交通執法管理具有很多難題，尤其是在執法取證和事故應急處理方面。而高精度道路導航地圖可以提供新的技術手段來解決交通執法管理中的困難。

交警執法領域：車道級違法行為指移動目標相對于地面車道或其他移動目標而言，相對位置移動在一個車道級別內的、違反交通法規的行為，如不按規定車道行駛等。由于數據采集困難和現場還原困難導致這些行為目前難以執法取證。而高精度道路導航地圖可以精準反映車輛行駛在哪一條車道上，因此可以對車輛是否有車道級違法行為做出準確判斷。

保險理賠領域：高精度道路導航地圖包含豐富細致的車道信息，因此可以精準反映車輛的行駛狀態，并且在地圖上將事故的全過程進行還原，從而可以幫助保險人員對事故進行準確判斷。

3“互聯網+”輔助駕駛/無人駕駛

無人駕駛領域要求地圖在幾何上具有更細的粒度，細致地刻畫道路上每個車道的詳細信息。而在拓撲網絡上，也要求準確表達車道之間的連接關系。高精度道路導航地圖包含多個層次的幾何拓撲數據，可以滿足面向輔助駕駛和自動駕駛的不同層次的運用需求。

此外，高精度道路導航地圖還包含動態要素。動態要素包括兩種，一種是半實時的動態要素，它在自動駕駛領域主要用于進行全局的路徑規劃；另一種是實時的動態要素，主要指動態障礙物，它主要應用于自動駕駛系統實現局部路徑規劃。