中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會(huì)

導(dǎo)航電子地圖突破瓶頸,數(shù)據(jù)質(zhì)量發(fā)生質(zhì)的飛躍
中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會(huì)
2013/12/17 14:40
時(shí)針撥到20年前—1993年,在北京西單附近的一座小院落里,誕生了我國(guó)第一臺(tái)商用車(chē)載衛(wèi)星導(dǎo)航儀。由北京賽達(dá)科貿(mào)公司研制的這個(gè)產(chǎn)品在社會(huì)上引起了轟動(dòng):汽車(chē)在公路上疾駛,車(chē)內(nèi)的一塊9吋液晶屏上,一個(gè)神奇的小光標(biāo)在電子地圖上同樣在準(zhǔn)確地沿著這條公路線蠕動(dòng)!地圖上標(biāo)繪有公路、居民地、河流、鐵路…。這臺(tái)導(dǎo)航儀內(nèi)置的導(dǎo)航電子地圖是采用光柵格式的全國(guó)交通圖,比例尺很小。道路信息僅能表達(dá)到大城市的主干道級(jí)別,許多中小城市只能用一個(gè)注記點(diǎn)表示。POI信息也少得可憐,在北京這樣的城市也只是標(biāo)注了不足百個(gè)地標(biāo)性點(diǎn)信息。更由于數(shù)據(jù)格式不是矢量型的,導(dǎo)航儀不能進(jìn)行路徑計(jì)算。這張地圖與今天的導(dǎo)航電子地圖不可同日而語(yǔ),但它卻是我國(guó)導(dǎo)航電子地圖的鼻祖,開(kāi)創(chuàng)了導(dǎo)航電子地圖技術(shù)應(yīng)用的先河。
時(shí)針撥到7年前—2006年,在北京人民大會(huì)堂,瑞圖萬(wàn)方和長(zhǎng)地友好公司宣布我國(guó)首套連片式全國(guó)導(dǎo)航電子地圖產(chǎn)品正式發(fā)布。這張地圖覆蓋全國(guó)(除港澳臺(tái))31個(gè)省市自治區(qū)、337個(gè)地級(jí)行政區(qū)和2800多個(gè)縣級(jí)行政區(qū),道路交通數(shù)據(jù)呈梯度的細(xì)化到村鎮(zhèn)。這個(gè)產(chǎn)品代表了當(dāng)時(shí)我國(guó)導(dǎo)航電子地圖的最高水平:地圖數(shù)據(jù)模型和存儲(chǔ)格式接近國(guó)際水平,數(shù)據(jù)規(guī)格具備現(xiàn)代導(dǎo)航地圖的基本要素,數(shù)據(jù)內(nèi)容覆蓋到全國(guó),地圖生產(chǎn)初步實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化和規(guī)范化。作為滿足衛(wèi)星導(dǎo)航定位應(yīng)用需求的商業(yè)化產(chǎn)品,這張地圖可以交付用戶使用了!那一年,全國(guó)已經(jīng)有6家單位獲得導(dǎo)航電子地圖制作資質(zhì),包括耳聞能詳?shù)拈L(zhǎng)地友好、四維圖新、高德、易圖通、靈圖等企業(yè)(第二年凱立德、城際高科等企業(yè)也獲得資質(zhì))。這些企業(yè)當(dāng)時(shí)都處于從碎片化地圖到全國(guó)一張圖的產(chǎn)品化階段。那個(gè)年代,在國(guó)家測(cè)繪主管部門(mén)的政策引導(dǎo)和管理下,我國(guó)正在經(jīng)歷導(dǎo)航電子地圖從小規(guī)模低水平狀態(tài)到大規(guī)模生產(chǎn)和市場(chǎng)化推廣的巨變。那個(gè)時(shí)期,我國(guó)導(dǎo)航地圖的技術(shù)水平與國(guó)外的差距還比較大。地圖內(nèi)容尤其是道路交通網(wǎng)絡(luò)和POI的準(zhǔn)確性和詳實(shí)程度還比較低;地圖生產(chǎn)工具還比較落后,尚未形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù);對(duì)數(shù)據(jù)更新技術(shù)的理解和生產(chǎn)機(jī)制認(rèn)識(shí)不足,還未建立地圖更新體制;對(duì)導(dǎo)航電子地圖的理論認(rèn)識(shí)還處于低級(jí)階段,對(duì)國(guó)外技術(shù)模仿的多,自主創(chuàng)新的少。但這個(gè)發(fā)展階段的意義在于經(jīng)過(guò)13年的發(fā)展,我國(guó)導(dǎo)航電子地圖完成了從無(wú)到有的歷史性跨越。
此后,我國(guó)的導(dǎo)航電子地圖技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展高歌猛進(jìn)。7年來(lái),地圖導(dǎo)航定位產(chǎn)品迅速普及。智能手機(jī)、PND、汽車(chē)前后裝導(dǎo)航儀日益成為大眾的貼身出行工具;動(dòng)態(tài)交通信息、三維實(shí)景地圖引導(dǎo)、公交路線換乘、行人導(dǎo)航、POI增值服務(wù)等新技術(shù)層出不窮;甚至出現(xiàn)了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)導(dǎo)航、室內(nèi)樓層導(dǎo)航、街景地圖等新一代前沿技術(shù)。但導(dǎo)航電子地圖的發(fā)展也一路伴隨著使用者的抱怨和媒體的責(zé)難。在導(dǎo)航儀的“指引”下,走冤枉路,進(jìn)死胡同,南轅北轍,指鹿為馬,甚至一頭栽入大海的糗事時(shí)有報(bào)道。甚至有人驚呼地圖的錯(cuò)誤可能導(dǎo)致“車(chē)毀人亡”。導(dǎo)航電子地圖產(chǎn)品存在的內(nèi)容陳舊和信息不準(zhǔn)等質(zhì)量問(wèn)題對(duì)使用者造成的種種麻煩,在很長(zhǎng)一段時(shí)間被社會(huì)所詬病。一方面是市場(chǎng)的迅速發(fā)展,導(dǎo)航電子地圖用戶數(shù)量已經(jīng)飆升至兩億。另一方面是地圖數(shù)據(jù)的產(chǎn)品質(zhì)量不高,引起用戶的不滿。這是高新技術(shù)在快速市場(chǎng)化的過(guò)程中普遍存在的現(xiàn)象。造成導(dǎo)航電子地圖產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題的主要原因是,在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)地圖企業(yè)沒(méi)有掌握導(dǎo)航電子地圖生產(chǎn)的核心技術(shù),缺乏對(duì)導(dǎo)航電子地圖特有的數(shù)據(jù)更新性質(zhì)的認(rèn)識(shí)。換句話說(shuō),就是尚未形成成熟的行業(yè)知識(shí)體系和工藝設(shè)備,例如缺乏地圖生產(chǎn)專(zhuān)用平臺(tái)、質(zhì)量控制體系不完善、數(shù)據(jù)更新機(jī)制缺失等生產(chǎn)工藝和軟件工具問(wèn)題,以及數(shù)據(jù)模型與中國(guó)道路交通特質(zhì)不匹配等導(dǎo)航電子地圖理論與實(shí)踐問(wèn)題。這些問(wèn)題形成了導(dǎo)航電子地圖在推廣應(yīng)用過(guò)程中的“瓶頸”。
近年來(lái),主要地圖企業(yè)逐漸意識(shí)到這些瓶頸問(wèn)題對(duì)地圖質(zhì)量產(chǎn)生的嚴(yán)重影響,大力推進(jìn)技術(shù)和理論創(chuàng)新,持續(xù)改進(jìn)生產(chǎn)工藝和軟件工具,在提高產(chǎn)品質(zhì)量方面取得了良好的效果。
時(shí)針回到今天—2013年,中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會(huì)進(jìn)行了第五次導(dǎo)航電子地圖數(shù)據(jù)質(zhì)量測(cè)評(píng)工作。具備資質(zhì)的全部7家導(dǎo)航電子地圖制作企業(yè)參加了本年度的產(chǎn)品質(zhì)檢。測(cè)評(píng)結(jié)果表明:我國(guó)的導(dǎo)航電子地圖已經(jīng)突破了發(fā)展瓶頸,數(shù)據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量水平發(fā)生了質(zhì)的飛躍。主要地圖廠商的地圖數(shù)據(jù)錯(cuò)誤率普遍下降至3%左右?;鞠丝赡苷`導(dǎo)用戶的錯(cuò)誤數(shù)據(jù),道路數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤率被控制在1%左右;有車(chē)載導(dǎo)航價(jià)值POI的錯(cuò)誤率被控制在5%左右。主要地圖廠商的全國(guó)道路網(wǎng)數(shù)據(jù)已經(jīng)通達(dá)到全部可通車(chē)道路,有導(dǎo)航價(jià)值POI的數(shù)據(jù)量穩(wěn)定在2500余萬(wàn)個(gè)。主要地圖廠商已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了常態(tài)化地圖更新產(chǎn)品發(fā)布制度。通俗的說(shuō),你現(xiàn)在若使用最新季度版的地圖,幾乎不會(huì)再被導(dǎo)航儀誤導(dǎo)了。地圖引起的導(dǎo)航錯(cuò)誤已經(jīng)由“常見(jiàn)”降到了“偶發(fā)”水平。
經(jīng)過(guò)20年的發(fā)展,我國(guó)已經(jīng)形成了以三、四家骨干企業(yè)為核心的導(dǎo)航電子地圖企業(yè)群。國(guó)家也制定了一系列促進(jìn)和規(guī)范導(dǎo)航電子地圖市場(chǎng)化的政策法規(guī)。今天,主要地圖廠商逐步形成了各具特色的企業(yè)管理制度。他們?cè)趯W(xué)習(xí)模仿國(guó)外技術(shù)的基礎(chǔ)上創(chuàng)新性的建立起與中國(guó)道路交通網(wǎng)絡(luò)特質(zhì)相匹配的地圖生產(chǎn)線、質(zhì)量控制體系和數(shù)據(jù)更新機(jī)制,從根本上提高了導(dǎo)航電子地圖產(chǎn)品的質(zhì)量水平。
他們根據(jù)中國(guó)的道路交通和城市建設(shè)的信息化特點(diǎn),創(chuàng)造出以外業(yè)實(shí)地采集為主的多源數(shù)據(jù)采集與融合的新型作業(yè)方式,拓展了POI數(shù)據(jù)源,提高了生產(chǎn)作業(yè)效率。他們自主研發(fā)的網(wǎng)絡(luò)化在線外業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)對(duì)加強(qiáng)外業(yè)生產(chǎn)管理和提高數(shù)據(jù)質(zhì)量發(fā)揮了重要作用。他們擺脫了長(zhǎng)期依賴通用地圖編輯平臺(tái)進(jìn)行生產(chǎn)的窘?jīng)r,自主研發(fā)出導(dǎo)航電子地圖專(zhuān)用生產(chǎn)平臺(tái)。這種平臺(tái)集成了外業(yè)、內(nèi)業(yè)、建庫(kù)、發(fā)布和質(zhì)量控制等作業(yè)環(huán)節(jié),按導(dǎo)航數(shù)據(jù)的特點(diǎn)裝配成一條流暢的生產(chǎn)流水線,極大地提高了生產(chǎn)率和數(shù)據(jù)加工質(zhì)量。這種平臺(tái)同時(shí)支持?jǐn)?shù)據(jù)更新模式的生產(chǎn)方式。
他們把質(zhì)量控制滲透到每一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié),在生產(chǎn)實(shí)踐中總結(jié)出許多行之有效的質(zhì)量管理方法。例如,四維圖新公司創(chuàng)造的外業(yè)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)管理法提高了對(duì)外業(yè)人員現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)質(zhì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)管;高德公司建立的成果質(zhì)量第三方監(jiān)理制度形成了在企業(yè)內(nèi)部環(huán)境下對(duì)生產(chǎn)部門(mén)進(jìn)行外部監(jiān)理的機(jī)制;易圖通公司在實(shí)施ISO16949過(guò)程中發(fā)明的質(zhì)量模型事后監(jiān)管法把質(zhì)量管理延伸到客戶端,并形成質(zhì)量倒逼機(jī)制;凱立德公司建立的內(nèi)外業(yè)一體化數(shù)據(jù)增量作業(yè)法縮短了各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的銜接等待時(shí)間和降低了出錯(cuò)概率,實(shí)現(xiàn)了月度發(fā)布精選數(shù)據(jù)升級(jí)更新包。這些新穎的質(zhì)量管理方法提高了企業(yè)的管理水平和產(chǎn)品質(zhì)量。一些骨干企業(yè)如四維圖新、高德和易圖通等,已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了地圖生產(chǎn)“零缺陷”。
數(shù)據(jù)更新問(wèn)題一直是導(dǎo)航電子地圖產(chǎn)品的軟肋,也是用戶體驗(yàn)中出現(xiàn)導(dǎo)航錯(cuò)誤的重要原因。導(dǎo)航數(shù)據(jù)就好比蔬菜,剛上市時(shí)水靈鮮亮,隨著時(shí)間的流逝會(huì)漸漸變腐。導(dǎo)航地圖就是一種時(shí)令性產(chǎn)品,其質(zhì)量隨時(shí)間衰減。雖然國(guó)外的導(dǎo)航地圖也存在著數(shù)據(jù)更新問(wèn)題,但在我國(guó)尤顯突出。由于我們國(guó)家的高速發(fā)展,每年的道路變化率都保持在10%左右,且大多為高等級(jí)道路;有車(chē)載導(dǎo)航價(jià)值POI的年變化率在20%左右。也就是說(shuō),導(dǎo)航電子地圖每年至少要更新40萬(wàn)公里的道路和500萬(wàn)個(gè)POI點(diǎn)數(shù)據(jù),才能跟上現(xiàn)實(shí)世界的變化,保持地圖的正確性。因此,數(shù)據(jù)更新機(jī)制是導(dǎo)航電子地圖質(zhì)量的核心問(wèn)題。解決數(shù)據(jù)更新問(wèn)題需要大量的人員投入和資金支持,更需要技術(shù)創(chuàng)新。科學(xué)的數(shù)據(jù)更新生產(chǎn)機(jī)制包括產(chǎn)品發(fā)布周期和多版本數(shù)據(jù)生產(chǎn)線技術(shù)。經(jīng)過(guò)多年努力,主要地圖廠商均已實(shí)現(xiàn)按季度周期發(fā)布更新版產(chǎn)品;將地圖生產(chǎn)線升級(jí)為支持?jǐn)?shù)據(jù)更新的多版本數(shù)據(jù)生產(chǎn)線。這種新型生產(chǎn)線技術(shù)體現(xiàn)包含了大量的自主創(chuàng)新成果,例如數(shù)據(jù)衰減因子理論、信息預(yù)測(cè)技術(shù)、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)查技術(shù)、差分化作業(yè)技術(shù)和差分化地圖發(fā)布技術(shù)。“零缺陷”生產(chǎn)加上短周期更新的生產(chǎn)方式是導(dǎo)航電子地圖達(dá)到高質(zhì)量水平的原因。
我國(guó)導(dǎo)航電子地圖在數(shù)據(jù)模型的建模和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方面在近十年來(lái)取得了許多研究和應(yīng)用成果。主要地圖廠商已經(jīng)跨過(guò)了單純模仿Kiwi、GDF等國(guó)外技術(shù)的階段,陸續(xù)建立起適應(yīng)中國(guó)路網(wǎng)結(jié)構(gòu)和交通規(guī)則的道路模型,研發(fā)出適用于漢語(yǔ)言的自動(dòng)分詞技術(shù),并應(yīng)用在POI檢索數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上。隨著3D實(shí)景圖引導(dǎo)、語(yǔ)音聲控導(dǎo)航、動(dòng)態(tài)路況信息發(fā)布、行人導(dǎo)航、位置服務(wù)和無(wú)縫定位技術(shù)的應(yīng)用,導(dǎo)航地圖數(shù)據(jù)庫(kù)建模和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)使用了大量的自主創(chuàng)新技術(shù)。這些模型、結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)都被融合到導(dǎo)航地圖生產(chǎn)專(zhuān)用平臺(tái)上。
在生產(chǎn)實(shí)踐的基礎(chǔ)上涌現(xiàn)出一批導(dǎo)航電子地圖理論研究成果。例如揭示地圖生產(chǎn)和應(yīng)用間存在著閉合循環(huán)關(guān)系的過(guò)程理論,揭示導(dǎo)航電子地圖與導(dǎo)航軟件之間依存關(guān)系的Agent(代理)理論,以及要素生命周期理論。這些理論成果對(duì)完善導(dǎo)航電子地圖數(shù)據(jù)模型,控制可能影響產(chǎn)品質(zhì)量的各種因素,制定生產(chǎn)過(guò)程中數(shù)據(jù)更新版本管理方案,都具有實(shí)際的意義。許多研究成果已經(jīng)被運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)中。
從歷年進(jìn)行的導(dǎo)航電子地圖數(shù)據(jù)質(zhì)量檢測(cè)中也可以看到地圖產(chǎn)品的質(zhì)量改進(jìn)過(guò)程。2006年以來(lái),在國(guó)家測(cè)繪地理信息局的統(tǒng)一部署下,中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會(huì)進(jìn)行了5次全國(guó)導(dǎo)航電子地圖數(shù)據(jù)質(zhì)量檢測(cè)工作。質(zhì)檢對(duì)象是具備全國(guó)導(dǎo)航電子地圖生產(chǎn)能力的所有資質(zhì)單位。檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)采用國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),檢測(cè)方法是直接從企業(yè)內(nèi)部的導(dǎo)航地圖數(shù)據(jù)母庫(kù)中抽取樣本數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)質(zhì)量分的計(jì)算采用缺陷加權(quán)計(jì)分法。協(xié)會(huì)先后抽查了全國(guó)20余個(gè)省市的33個(gè)樣區(qū)數(shù)據(jù),這些樣區(qū)的面積在4平方公里以上,對(duì)樣區(qū)范圍內(nèi)的道路、POI、注記和背景數(shù)據(jù)做全數(shù)檢查。樣區(qū)包含各種典型區(qū)域:一二線城市和三四線城市,城建區(qū)、郊區(qū)和農(nóng)村地區(qū),商業(yè)區(qū)、居民區(qū)和旅游景區(qū),東部發(fā)達(dá)地區(qū)和西部欠發(fā)達(dá)地區(qū)。質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果能全面反映地圖廠商的全國(guó)導(dǎo)航電子地圖產(chǎn)品質(zhì)量水平。年度性地圖質(zhì)量檢測(cè)工作一方面是對(duì)地圖企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量實(shí)施監(jiān)管,另一方面也是對(duì)地圖企業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量的有力推動(dòng)。下表是近年來(lái)的檢測(cè)結(jié)果(對(duì)幾家骨干地圖企業(yè)的質(zhì)量分取平均值):
主要地圖廠商近年數(shù)據(jù)質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果(數(shù)據(jù)正確率)
2009年 2011年 2012年 2013年
87.7% 91.6% 93.5% 96.8%
上表看出,我國(guó)導(dǎo)航電子地圖產(chǎn)品的質(zhì)量在逐年提高。用了四年時(shí)間,地圖產(chǎn)品的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤發(fā)生率從12%降到3%左右。這說(shuō)明導(dǎo)航地圖產(chǎn)品質(zhì)量近年來(lái)在持續(xù)改進(jìn),用戶已經(jīng)有條件享受到更高水平的導(dǎo)航地圖服務(wù)。
我國(guó)導(dǎo)航電子地圖從起步到初步完成產(chǎn)業(yè)化經(jīng)歷了20年時(shí)間。這20年也是我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航定位產(chǎn)業(yè)從無(wú)到有,從依賴國(guó)外GPS系統(tǒng)到擁有自己的北斗導(dǎo)航的輝煌歷程。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在用戶終端段的核心技術(shù)有兩個(gè):一個(gè)是衛(wèi)星信號(hào)接收技術(shù)(天線、芯片、模塊),再一個(gè)就是導(dǎo)航電子地圖技術(shù)。這是一個(gè)國(guó)家的衛(wèi)星導(dǎo)航定位產(chǎn)業(yè)的兩塊基石,兩種戰(zhàn)略資源(定位信號(hào)資源和地理信息資源)。基石穩(wěn)則大廈穩(wěn)。今天,我國(guó)的導(dǎo)航電子地圖技術(shù)和商品化程度已經(jīng)基本滿足了現(xiàn)階段的市場(chǎng)需要,為今后構(gòu)建北斗導(dǎo)航的雄偉大廈打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。