高精地图采用GIS技术 高精地图的作用

请问一下GIS技术是什么，高人指教下下。

地理信息系统 (GIS, Geographic Information System) 是一种基于计算机的工具，它可以对在地球上存在的东西和发生的事件进行成图和分析。 GIS 技术把地图这种独特的视觉化效果和地理分析功能与一般的数据库操作（例如查询和统计分析等）集成在一起。这种能力使 GIS与其他信息系统相区别，从而使其在广泛的公众和个人企事业单位中解释事件、预测结果、规划战略等中具有实用价值。

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标题高精度地图中包含的数据类型有哪些?

目前世界上最主要的导航电子数据标准/格式有以下几种：GDF(v3.0/ 4.0)、KIWI(v1.22)、NavTech(v3.0)。

1．GDF格式

GDF（Geographical Data File）是欧洲交通网络表达的空间数据标准，用于描述和传递与路网和道路相关的数据。它规定了获取数据的方法和如何定义各类特征要素、属性数据和相互关系。主要用于汽车导航系统，但也可以用在其他交通数据资料库中。GDF格式已为CEN（Central European Normalization）所认可，并已提交ISO TC204/ WG3，最新版本的GDF 4.0极有可能被ISO采纳，而成为国际标准。

GDF用ASCII码编码，以单个文件的形式存储，可用通常方式压缩。

每个GDF都被分为多个分区，分区包括信息单元和载体单元。信息单元包含载体单元中具体数据的信息，载体单元由Volume和Album组成，Volume是基本的数据组织单位， Album是Volume的集合。

GDF对要素属性的定义非常全面，仅对Road的定义中就包括了长度单位、道路材质、道路方向、建筑情况、自然障碍物、（高架）路面高度、平均时速、最高限速、最大承重等20多项，同时还定义了各种要素间的关系。

另外，GDF还提供了评价电子地图数据质量及精度的标准和依据，使电子数据生产过程中的质量控制有据可循。任何公司都可生产GDF格式的数据，GDF标准采用ISO2859质检规范，以保证所有GDF数据的质量精度。

2．KIWI格式

KIWI格式是由KIWI-W Consortium制定的标准，它是专门针对汽车导航的电子数据格式，旨在提供一种通用的电子地图数据的存储格式，以满足嵌入式应用快速精确和高效的要求。该格式是公开的，任何人都可使用。

KIWI-W Consortium成立于2001年7月，致力于制定汽车导航用电子地图物理存储格式（PSF）的行业标准。KIWI格式目前在ISO TC204 / WG3中是PSF标准的有力竞选者。

PSF的主要载体是CD、DVD和HDD，与KIWI类似的还有许多不同格式，如NRNE等，都是不同公司的自有格式。KIWI格式的最新版本是1.22，可从KIWI-W Consortium的官方网站上下载。

KIWI的特点是把用于显示的地图数据和用于导航的数据紧密结合起来，并将数据按照分块方式以四叉树的数据结构保存于物理介质中，不同用途的信息存在不同的块中，从而使数据适合于实时高效应用的要求，其中很多信息以Bit为单位存储，并以Offset量提取其索引。这也就是KIWI在技术上的目标，即加速数据的引用和压缩数据的量。

KIWI最重要的特点是其将数据物理存储和数据逻辑结构相结合的优越的机制。KIWI按分层结构来组织地图，并且这种层的逻辑结构与其物理存储也是相联系的。它可以做到在不同的Level层之间做快速的数据引用。因此，针对不同的应用目的或不同级别的用户，可以使用或提供不同抽象层次的数据，例如，对于导航应用提供精度相对较高的立交桥数据，而对于一般应用只需把立交桥表示为若干道路结点就行了。而这两份不同抽象等级的数据完全可以由同一份地图数据按要求提取生成。与此同时，在采用了分层次的数据参考后，会使查询、路径分析、连通性分析等各种算法更加快速。

3．NavTech的数据格式

NavTech公司致力于生产大比例尺的道路网商用数据，包括详细的道路、道路附属物、交通信息等，这些数据主要用于车辆导航应用。NavTech公司自有的商用地理数据库的数据格式是SDAL（Shared Data Access Library），通过SDAL编译器，可以把一般的电子地图数据转换为SDAL格式，进而可以由SDAL程序接口调用SDAL格式数据用于各种车辆导航应用。

SDAL格式本身提供了对地图快速查询和显示的优化，可提高路径分析和计算速度，并可存储高质量的语音数据为用户提供语音提示。SDAL格式的标准也是公开的。

NavTech还为导航应用提供了一套NAVTOOLS工具，可以较方便地进行基于SDAL格式数据的导航应用开发。NAVTOOLS提供了地图显示、车辆定位、路径计算等多种功能。当然，也可直接由SDAL开发导航应用。

汽车导航是集GIS、GPS、通信、嵌入式软硬件技术为一体的高度综合性的高技术产品。作为一种高技术含量的产品，日本及欧美国家经历了10多年的发展过程，才取得了今天的成就。在这一过程中，有很多成功的经验，也有不少失败的教训。正是在这些经验和教训的基础上，才有了今天的导航电子地图标准化研究成果。

高精地图必须有惯导吗?

高精地图必须有惯导吗?

不是，高精地图和定位是自动驾驶系统中的重要基础模块，地图的质量和定位的结果会直接影响其它模块的功能，进而决定整个自动驾驶系统的好坏。本次分享将介绍智加科技在高精地图和定位领域的探索。

什么是高精度地图？

高精度地图，通俗来讲就是精度更高、数据维度更多的电子地图。精度更高体现在精确到厘米级别，数据维度更多体现在其包括了除道路信息之外的与交通相关的周围静态信息。

高精度地图作为实现自动驾驶的关键能力之一，其将成为对自动驾驶现传感器的有效补充，为车辆提供了更加可靠的感知能力。与传统的导航地图相比，服务于自动驾驶的高精度地图在各方面要求更高，并能配合传感器和算法，为决策层提供支持。

针对高精度地图，利用高精度地图匹配可将车辆位置精准的定位在车道上，从而提高车辆定位精度；对传感器无法探测的部分进行补充，实时状况的检测与外部信息的反馈，同时获取当前位置精准的交通状况；高精度地图在云计算的辅助下，能够有效地位自动驾驶汽车提供最新的路况，帮助自动驾驶重新制定最优路径。

在西部数据产品营销总监张丹看来，自动化给高精地图带来的影响不言而喻。不过，高精地图具备两个基础属性：第一预测性，这是地图的一个基本属性，通过以地图为基础和载体，去融合其他的技术，从而预判出未到达的地点将会发生什么样的状况；第二参考性，是指地图信息作为其他决策的参考基准。

在自动驾驶的时候，所有判断从人的手里转移到机器的手里。在这个过程中，自动驾驶地图完成的不仅仅是地图的决策，是在辅助自动驾驶如何完成自动驾驶行为的地图服务。

高精度定位对自动驾驶的重要性

与高精度地图一样，高精度定位对自动驾驶也尤为重要。定位技术是自动驾驶的关键核心，通过对自动驾驶技术框架进行分析，可知有三个关键因素：感知层、决策层、控制层，其中感知层是由电子地图和传感器信息组成，电子地图包含传统的导航、导航电子地图数据和高精度电子地图数据；决策层通过传感器的数据和传感器信息，对车辆进行定位，对路径进行规划，对环境进行理解，对车的行为进行预测；针对车的行动进行规划，从而代替驾驶员通过控制层的电子驱动，对车辆进行控制，从而逐步实现自动驾驶。

从定位的技术发展来看，分为三代，第一是GNSS定位，基于卫星定位技术，提供10米精度的定位能力；第二是惯导定位，目前前装导航采用惯导定位的技术；第三是高精度定位，基于视觉传感器，毫米波雷达，激光雷达等，提供亚米级到厘米级定位能力。

因此，精准的定位是自动驾驶的基础也是核心，缺少精准的定位，自动驾驶可能会出现失误。

要让自动驾驶车辆安全的行驶，必须要在全工况下提供出准确安全可靠的定位结果，因此高精地图解决方案是基于卫星定位和特征定位互为冗余和补充的定位结果。

为什么必须是二者互为补充和冗余的，对卫星定位来说，卫星信号有自己固有的弊端，比如在隧道里，卫星信号会被遮挡，没有办法正常使用，或者因为多路径效应，卫星定位的性能也会受到一定的影响，然而在此时，特征定位可靠性是可以保障的。那么相对应的另外一些场景，比如很恶劣的天气情况，严重的雨雪天气，视觉定位受到影响。一些西部地区或者有一些路段基础特征，比如路边的道路边界信息不是很清晰，特征定位性能会有所影响。此时，卫星定位依旧可以发挥它的优势。

而在V2X应用中, 一个在复杂城市环境下的可靠定位是非常重要的, 实时的位置输出也很关键。那么，为什么说高频率低延时位置更新很重要呢?比如在一个路口, 车要并道了, 它会查看主车道上上车的位置信息，看看是不是允许它并道，如果主车道上的位置信息更新的延时是10毫秒, 那么车在报告位置信息的时候, 已经走到这里了, 两个位置差别并不是很大，但是如果时延是100毫秒，那给出来的位置信息的时候车已经跑到这里了,和真实的位置相差比较远，使用这个无效的位置信息有可能会造成比较不好的体验，甚至会导致事故。

因此，在V2X和ADAS场景下, 非常强调位置信息更新的实时性。