晓莺说:被“抛弃”的高精地图,还有出路吗?
在汽车走向辅助驾驶的发展过程中,高精地图曾一度被视为必要工具。因为其不仅包含语义丰富的车道模型、道路部件及属性等矢量信息,还融入了多传感器定位的特征图层,可以为辅助驾驶技术提供坚实的数据支持,强化辅助驾驶系统的整体感知能力和决策能力,有效提高汽车行驶的安全度。
不过,近几年辅助驾驶解决方案呈现出了 “重感知、轻地图”的趋势,不少头部玩家甚至直接发布了“去高精地图”的方案。一时间,关于高精地图的去留问题成为行业关注的焦点。那么问题来了,高精地图为何会从实现高阶辅助驾驶的必要工具走向可有可无?未来,高精地图真的要被边缘化了吗?本期晓莺说,我们结合辅助驾驶技术的最新发展趋势,深度解析高精地图的价值和可能的发展趋势。
HD Map 前世今生
高精度地图的发展可以追溯到20世纪初的制图工作,但真正实现高精度并应用于导航与定位的地图是近几年的事情。随着卫星定位技术(如GPS)的普及和定位精度的提升,高精度地图得以快速发展。同时,借助机器学习、大数据和云计算等技术的推动,高精度地图在数据更新、实时路况和智能导航等方面取得了巨大突破。
相对于传统的电子导航地图,高精地图指的是一种位置精度达到亚米级的电子地图,具备“高精度”“高鲜度”和“高丰富度”的“三高”特性。
在精度上,一般的导航地图精度只有10米左右,而高精地图的绝对精度和相对精度均在1米以内,甚至相对精度在20厘米。
高精地图的鲜度则体现在高频更新地图信息,包括实时交通流量、红绿灯状态信息等动态信息,也包括静态信息的更新,比如道路的变更、维修,限速调整等。
在丰富度上,高精地图包含更丰富的道路元素和交通相关动态信息,如车道线、路标、交通提示牌、交通灯、车道曲率、坡度等,对于车与车之间、车与人之间的交互以及红绿灯的感知和识别具有显著的辅助作用,发出的导航指令相对也更为精确。
高精度地图在许多领域都具有重要的应用价值,其中智能交通是高精度地图的主要应用领域之一。通过精确记录道路信息和交通设施,高精度地图可以为辅助驾驶车辆提供高度精确的导航引导和环境感知。且与车载传感器相比,高精地图不受天气环境、障碍物和探测距离等限制,为辅助驾驶汽车提供安全冗余。
相对于以往的导航地图,高精地图可以说是专为辅助驾驶而生。因此,随着辅助驾驶的发展,国内厂商纷纷开始布局高精地图赛道。
国外的高精地图主要有Here、TomTom、Waymo等老牌图商。其中,Here 于2015 年被奔驰、宝马、奥迪以28 亿欧元联合收购,之后引入英特尔、博世、大陆等辅助驾驶领域厂商的投资,形成了一个成规模的高精地图联盟。
TomTom 是一家主营业务为地图、导航和GPS设备的荷兰公司,也是全球少数拥有数字地图资产的公司之一。2017年7月,TomTom宣布与百度达成合作协议,共同研发用于辅助驾驶技术的高精地图。
Waymo的高精地图基础由谷歌地图发展而来,有强大的数据与技术背景,目前其制作的高精度地图公开已知的仅用于自己的辅助驾驶,并不作为商业化产品。其采集地图的手段为激光雷达加组合导航定位系统,并拥有一支庞大的测绘车队一起集中创建高精地图。
此外,美国因地图测绘政策限制较少,涌现出了DeepMap、CivilMaps、lvl5、Carmera等高精地图初创公司。这些初创公司们往往有一个自己主打的算法技术,比如CivilMaps能将1T的激光雷达点云数据压缩到8MB,Carmera融合摄像头和激光雷达的图像获得更好的传感效果等。不过,云端的存储、运算、通信能力是初创企业普遍的短板。
中国高精地图的发展与现代地图技术的演进和辅助驾驶技术的发展需求密切相关。
2018年,凯迪拉克CT6 Super Cruise(可放开双手辅助驾驶系统)功能在中国落地,由高德配套高精地图数据服务。该项目成为首个在中国市场前装量产落地的高精地图商业应用项目。
此后,随着辅助驾驶商业化进程的加速,越来越多的汽车厂商开始认识到高精地图的重要性,不约而同地选择了“激光雷达等多传感器融合 高精地图”的技术路线,意图在高级别辅助驾驶功能上率先实现突破。
以蔚来的领航辅助系统(NOP)为例,通过导航系统、高精地图与蔚来NIO Pilot自动辅助驾驶系统的深度融合,NOP可以使车辆在高精地图覆盖范围内的大部分高速公路及城市高架路段内,按照导航路径实现自动汇入主路、在主路中巡航行驶、根据导航规划自动切换到下一条高速或高架等。
除了蔚来的NOP,小鹏的NGP、理想的NOA等可以完成高速场景下的L2 级辅助驾驶,这些功能的实现与高精地图密不可分。一时间,“L2以上的辅助驾驶,高精地图是必备项”成为行业共识。
资质门槛
面对市场对高精地图的热捧,越来越多的企业开始入局高精地图赛道。彼时,除传统图商外,还包括京东、滴滴、美团等互联网巨头;华为、小米等通讯巨头;还有上汽、吉利等车企。
不过,因地理信息涉及到国家安全,2022年开始,国家自然资源部对图商资质进行复核,收紧了甲级地图资质的监管和数量。最终获得该资质的单位数量,从此前的31家单位收紧为19家。
在这19家单位中,除少量专注于遥感、基建测绘的事业单位和初创公司外,基本被以百度、腾讯、阿里为代表的互联网科技公司和以高德、四维图新等为代表的传统图商所垄断。
2022年8 月 30 日,自然资源部再次下发《关于促进智能网联汽车发展维护测绘地理信息安全的通知》,明确规定,高精地图测绘制作,只能由具备导航电子地图制作甲级资质的单位进行。这也进一步加剧了高精度图的准入门槛。
资质收紧的同时,高精地图的市场竞争也日趋激烈。目前,国内高精度地图市场主要聚集各大传统图商、互联网科技企业和初创公司,其中高德地图市场份额一家独大。
根据盖世汽车研究院乘用车智能驾驶配置数据显示,2024年,高德凭借833,627套的装机量,占据了51.9%的市场份额,持续在高精度地图市场中领跑。腾讯2024年以205,604套的装机量紧随其后,占据12.8%的市场份额,位列第二,成为市场中的重要一极。朗歌科技以193,334套的装机量位列第三,占据12.0%的市场份额,同样在市场中占据稳固地位。四维图新则以118,957套的装机量,获得了7.4%的市场份额,在市场中展现出一定的影响力。其他供应商合计装机量达到255,781套,共同占据了15.9%的市场份额。
总体来看,中国的高精地图市场集中度较高,头部企业尤其是高德的优势显著,其他企业也在积极竞争,不断寻求技术创新和市场拓展,以期在未来市场中占据更有利的地位。
普及困难
资质的收紧,外加高精地图自身不足,车企和辅助驾驶方案商们对高精地图的态度开始发生转变。
据盖世汽车研究院分析,受成本、覆盖率、鲜度等因素制约,高精地图难以满足城市NOA的大规模、快速拓展需求,同时随着端对端算法技术和传感器技术不断迭代发展,综合考虑成本和技术功能实现情况,不少车企开始跟随特斯拉的技术路线,纷纷宣布开始采用 “去高精度地图”的技术方案。
如前文所述,高精地图有着更高的精度、更高的鲜度和更高的丰富度,而在这背后是巨大的成本支撑。
一般而言,高精度地图制作过程主要有地图采集、点云地图制作、地图标注、地图保存四大步骤。其中,地图数据采集是最基础的一环,也是保障数据质量最根本的一环,占据整个制作流程的大半成本。
目前,行业主要有两种数据采集方式:一种是使用专业采集车的集中采集,采集车通过多种传感器,如GPS、惯性测量单元、激光雷达和摄像机等,不间断地对地图信息进行采集,从而保证地图数据始终处于最新状态,这种方式精度较好,但成本较高;另一种是众包模式,即利用大众的力量进行数据收集,这也是许多企业正在探索和应用的方向。
根据《智能网联汽车高精地图白皮书》显示,采用传统测绘车方式,分米级地图的测绘效率约为每天每车500公里道路,成本为每公里10元左右,而厘米级地图的测绘效率约为每天每车100公里道路,成本可能达每公里千元。
当企业在重点普及高速NOA时,全国高速道路里程相对城市道路里程较为有限,道路更新的频率也相对更小,成本还可以接受。但当NOA开始向城市场景普及时,城市道路的里程增加带来了高精地图的前期采集工程量的大幅上升,道路复杂度的提升对高精地图的更新频率有了更高要求,由此带来了成本的大幅提升。
另从覆盖率和鲜度来看,在高速NOA阶段,依赖图商自有采集车的高精度地图更新基本以月度、季度为单位进行更新。而进入城市NOP阶段,由于道路复杂多变,若要保证地图对辅助驾驶决策规划的支撑效果,高级别辅助驾驶可能需要地图达到日/周级更新。按照全国高速公路里程约16万公里计算,1辆采集车单日采集有效里程100公里,100辆采集车需要16天才能更新一次。全国城市道路近千万公里,保持有效更新频率难度很大。
据专家反馈,头部图商已基本完成30多万公里全国高速路和快速路高精度地图采集和制作,对于中国城区道路覆盖里程仅3%左右,远无法满足辅助驾驶大范围落地需要。
成本高、覆盖率低、鲜度不够,使得高精地图难以满足NOA在城市场景的大规模、快速拓展需求。于是,为了抢占城市NOA的落地先机,同时平衡价格战带来的影响,车企和技术提供商们不得不摆脱对高精地图的依赖,转而采取“去高精地图”或者“轻高精地图”方案。
2023年3月,元戎启行正式发布了不依赖高精度地图的DeepRoute-Driver 3.0智能驾驶解决方案,成为行业内首个宣布解绑高精地图的辅助驾驶玩家。同时期,地平线创始人兼CEO余凯也表示,地平线将推出不依赖于高精地图的辅助驾驶方案。
车企方面,小鹏汽车早在2022年便明确提出,2023年基于XNet深度学习算法的XNGP将不再依赖高精地图;理想汽车宣布全新智驾技术方案基于 E2E VLM大模型的双系统,不依赖高精度地图;华为问界宣布自2023年Q3起不再依赖高精度地图,2024年2月,城市NCA覆盖全国……
市场风向的大变,让高精地图的发展前景变得模糊。那么,高精地图会逐渐被边缘化吗?答案并非如此。
盖世汽车研究院分析指出,从行业发展趋势来看,城区NOA已经成为车企智能化竞赛的重点,政府关于推动L3级智能驾驶技术应用的政策也在逐步落地。在复杂的城市场景和更高级别的自动驾驶需求下,高精度地图仍然必不可少,仍是L3及以上自动驾驶功能的重要感知部件补充,可在感知、定位、规控、实景导航HMI(座舱域)等环节赋能智能网联汽车,重点应用于L3及以上自动驾驶、无人泊车、无人驾驶等场景。
首先,在环境感知端,作为“超视距”的先验传感器,高精地图能够为辅助驾驶车辆提供丰富的道路信息,使车辆能够提前感知路面变化,为车辆决策提供依据。例如,当车辆遇到路口时,高精地图可以提供路口类型、车道数等信息,帮助车辆选择正确的行驶方向。
在定位端,高精地图为辅助驾驶车辆提供了准确的定位信息,使车辆能够在复杂的道路网络中实现精准导航。通过对比实时传感器数据与高精地图数据,辅助驾驶车辆可以实时纠正自身位置,确保行驶轨迹的精确性。
在路径规划上,搭载高精地图的车辆可以实时更新交通路况信息,做到全局和局部路径规划,特别是当出现交通拥堵或其他突发状况时,辅助驾驶车辆会即时调整最优路线或提醒驾驶员采取相应措施,有效提高辅助驾驶车辆的安全性。
根据盖世汽车研究院不完全统计,尽管车企在推广“去地图”方案方面做了大量宣传,但多数企业在实际应用中仍然依赖于高精地图的匹配。特别是在具备高精地图覆盖的场景中,车企更倾向于利用地图来实现辅助驾驶功能,并非是完全实现脱离地图配置的无图发展。
图商革新
针对市场需求的变化和技术的不断创新,主流图商也开始调整策略,通过降低地图要素的精度和数量,并采用众源数据等方式,推出了成本更低、保留基本元素、更新更快的轻地图方案,以降低上车成本。
例如,高德地图推出的HQ Live MAP可做到高速和城市快速路场景相对精度30cm,城区相对精度1米,虽然无法达到HD MAP的精度,但足以应对高阶辅助驾驶的场景。同时,HQ Live MAP简化了城区普通路场景中不必要的地图元素,从而降低了制作和部署成本,以达到更轻,但更实用的目的。
高德地图成立于2001 年,是少有的具备国家甲级导航电子地图测绘和甲级航空摄影“双甲”资质的成员。2014年被阿里收购后,高德地图快速借助阿里的人才、科研、数据优势等为自身赋能,凭借进口移动激光测量设备与IMU采集设备实现信息的精确匹配,同时在智能云调度的基础上提高信息采集的及时性与新鲜度,目前已与上汽通用、长城、理想、小鹏、小米等展开合作。
百度在2013年全资收购具有导航电子地图甲级测绘资质的长地万方,从而开始步入高精地图赛道。百度地图以L3级别自动驾驶的要求为标准,所采集的道路场景以高速公路为主,先后与长安深蓝、东风、上汽乘用车等展开合作。
面对市场趋势的变化,百度推出了相比传统高精地图成本下降近80%的轻地图方案成本。据了解,百度轻地图方案通过采用文心一言大模型进行自动标注,让“地图制图成本降低 95%;其次对地图的精度以及元素丰富度进行适度裁剪,只需知道大致元素和大致方位,通过提升算法提升容错率,而地图更多的大模型则可以通过众源数据发现问题并解决,数据更新更快,同时降低成本。
相较于百度和阿里,腾讯在高精地图的布局虽起步较晚,却凭借着“一张图”的地图生产模式,即融合标准地图、辅助驾驶地图、高精地图等不同精度等级的地图数据,从数据的模型与生产体系,以及整个生产平台都采用一张图,做到了数据同源、质量同级。
在“一张图”的生产模式下,腾讯发布了专为城市辅助驾驶打造的地图产品HD Air轻量级高精数据,其具备更轻、更快、要素更精细的优势,能够在满足L2 级自动驾驶需求的同时,进一步降低建图成本,为城市级辅助驾驶规模化落地提供基础。
四维图新以导航业务起家,是由国家测绘局创建的唯一专业从事测绘的国家级公司。作为中国首个获得全国城市公开道路高级辅助驾驶地图审图号的企业,四维图新在高精度地图领域技术成熟度较高,其产品及工具链在全球率先通过 ASPICE CL3 评估,能够为辅助驾驶汽车提供精确的道路信息,提升驾驶安全性与可靠性。
面向追求极致性价比的城市NOA,四维图新推出了HD Lite地图解决方案,以提供超视距数据为基础,适当降低要素精度及要素数量,同时大幅提升覆盖广度、数据鲜度,并降低单位数据成本。通过HD Lite的极致性价比,四维图新目标要将城市NOA的地图解决方案采购成本降到HD Pro地图的1/2。另外,四维图新场景地图已覆盖120城 ,将争取在2027年实现全国覆盖,届时会将高精地图的成本从“几万块直接降到百元级”。
除了传统图商和BAT之外,华为在高精地图领域也在持续布局。早在2019年7月,华为旗下北京华为数字技术有限公司便获得了甲级导航电子地图制作的资质,开始自制高精地图。2021年4月,华为宣布高精地图启动商用,并称要在2021年内实现全国高速快速路与北上广深的高精地图可商用;2022年覆盖面要扩大到20个以上的城市。不过华为低估了高精地图的布局难度,现有的进展依然停留在广深,这或许也是其布局车型选择“重感知”路线的原因之一。
小结:目前来看,为辅助驾驶而生的高精地图,仍有其不可替代的重要作用。且近期,一系列交通事故的发生,让智能汽车的安全问题受到社会各界的强烈关注,作为保障车辆安全运行重要基础的高精地理、实时高清影像等关键数据,重要性愈发凸显。
今年4月初,自然资源部就组织有关单位制定了《智能汽车基础地图数据传输安全保护技术规范》(报批稿)等15项行业标准,报批稿已经完成审查并进入公示阶段,完成公示后将于近日出台。
作为智能汽车基础地图数据传输方面的首创标准,上述规范的制定,有利于促进智能汽车基础地图数据安全处理与合规应用,更有助于智能汽车向更安全、更有序的轨迹发展,对高精度地图从业者而言亦是一种鞭策和向上的动力。
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