刘经南院士：高精地图是实现自动驾驶的重要基础设施之一

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——访中国工程院院士刘经南

随着5G通信、大数据、云计算、物联网等新兴技术发展，这些新技术与测绘技术相互赋能，助推着测绘技术向智能化方向演进。智能化测绘也在汽车行业大展身手。

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中国工程院院士刘经南曾提出：“智能化测绘时代，自动驾驶和万物互联是值得重点关注的方向，也是测绘地理信息产业可能存在的风口。”

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近两年来，国内智能网联汽车快速发展，据国家发改委预计，到2025年中国的智能汽车将达到2800万辆。自动驾驶已经有了相当程度的发展。

中国工程院院士刘经南

而作为自动驾驶中不可或缺的一部分——自动驾驶高精地图，搭载了怎样的功能？又需要满足人们怎样的需求？跟随着刘经南院士的思路，让我们一同来探讨风口之上应该如何把握机遇？当前，自动驾驶存在哪些亟待解决的痛点？以及自动驾驶地图在自动驾驶发展中的角色和定位。

智能化测绘赋能自动驾驶和万物互联

“为什么说自动驾驶和万物互联是最能体现智能化测绘时代的服务方向，因为它们最能体现如何应用时空智能来解决交通和资源环境的智能感知、认知和智慧决策管控问题。”刘经南在采访中提纲挈领地抛出关键问题。是的，谈及自动驾驶，绕不开的便是智能化测绘。

近年来，国内外测绘地理信息界专家学者普遍认为，未来测绘地理信息科技正朝着智能化的方向发展。智能化，是测绘地理信息行业发展演进的规律，已是“正在进行时”。

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刘经南表示，测绘本身就是感知认知资源环境中物质、能量和信息的存在以及变化的时间和空间位置问题。从“测绘”二字出发，“测”就是测目标处在何时何地，而“绘”就是要把目标处的物质能量和信息的内容和变化通过人们能够看得懂的方式表达出来，绘制成图。

“从这个角度来看，测绘本身便是人们行走时负责识别位置、方向和时间来寻找适宜生存和发展环境的智能，称‘时空智能’或简称为‘PNT智能’，能够在这其中感知、认知或推断出目标中物质、能量和信息及其时间和空间位置与自身生存的关系。当然，不仅仅是人，动物、植物甚至是仅能称为‘生命体’的病毒都存在这种时空智能。”

“时空智能是人重要的认知智能基础，也可以说是体现在生命体上最高级别的智能之一。”刘经南表示，生命体，特别是要生存和发展，它要找到适合于自己的生存富含所需物质的环境，甚至是能够支持发展物质能量的环境，如需要判断环境温度是否过高、能量是否不足等。这就是一个测绘的过程，是时空智能。

智能化测绘时代正是将传统测绘技术转向人的智能化感知认知的技术，测绘要形成智能化感知、认知环境，发现环境中的问题，而且能够提供解决方案的完整过程链条，这是智能时空技术的核心。当下，智能化测绘可以实现动态获取、实时感知，甚至拥有利用AI技术和数据智能提出解决方案和提供相应服务的能力。

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“自动驾驶涉及的交通问题就是人类用更便捷、舒适、节能、安全的交通工具，通过技术手段去实现探索自己所需求的物质、能量或信息的目标。”刘经南说，“智能化测绘为此提供了基础。而且智能化测绘能够做到更快、更好、更匹配需求。”

交通占据了人们基础生存行为——“衣食住行”中的非常重要一环——行，是人类实现衣食住生存和发展最基本的需求。“在这样的需求驱动下，自动驾驶将是测绘地理信息产业存在的一个重要发展机遇，用更大众化的表达，也就是新的风口。”

高精地图成为自动驾驶重要公共基础设施之一

刘经南表示,自动驾驶是未来值得着力的方向，但要实现一个完全自动化、智能化、舒适化的出行就需要包括高精地图在内的一系列公共基础设施去提供技术支持和出行服务。

要满足在安全情况下的自动化、智能化、舒适化，未来自动驾驶或说无人驾驶除道路外，至少需要包含三大基础设施。第一个基础设施是智能网联汽车，汽车本身能够感知车况状态、外界环境情况并同时拥有联网功能。

第二个基础设施是车联网，这个网络可以收集出行过程中可能出现的各式问题及出行环境中的各种信息，包含道路上各种各样的汽车、人、路牌、指示灯等的状况，并实现信息互通共享，可以称之为“上帝的眼睛”。

而第三个基础设施便是高精地图。导航电子地图能够规划路径、显示部分环境信息，在目前的技术支持下能够实时报告道路拥塞情况。但导航电子地图无法控制车辆，控制车辆的始终是人。到自动驾驶、无人驾驶的阶段，控制汽车的是机器，高精地图要依据静态的和动态变化的地图要素为车辆的道路行驶提供控制参数。

例如：面对一个弯道，高精地图能够提示需要拐弯的弯度曲率半径是多少，并在精确的时刻提示汽车，控制汽车在精准的位置上以合规、合适、合理的车速前行。如果在通过这个弯道时恰好有雾，这样的变化更需要机器以高精地图提供的精准位置进行弯道识别、分析、决策和车速控制。下行坡道的车速控制也是如此。

这也展示了自动驾驶高精地图的三大特性：既有静态环境地理信息，也有实时变化的交通环境动态地理信息，还有定点定区域道路行车静态型和道路环境实时动态变化型内在控制参数。在某些位置或区域，车辆速度、转向或紧急刹车是受道路环境静态和动态情况自动调控的。

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“自动驾驶、无人驾驶面对的动态环境变化，需要通过车路协同或者人的及时发现、及时同步共享。‘路上有变化’‘塌方了’‘什么时候塌方的’都要告诉地图，然后要采取措施或者用云端来帮你解决，比如要减速、要换路线甚至需要步行过去，这个叫做动态的地图。”刘经南解释。

目前地图数据的获取采集方式是众包建图。车上搭载了许多传感器，当识别到变化，传感的图像、视频、位置、时间等数据会实时上传到云端，在云端经过数据处理后，再与高精度地图配合，精准提供服务。这便体现了高精地图作为认知道路环境的公共基础设施的作用。

刘经南指出，一般的地图或者说现阶段的“自动驾驶”依旧以人为主，基础设施的功能也有，但仍是辅助性的，并非不可或缺。未来的高精地图需要实现车端、路边、云端协同决策管控。

国家级标准未完备，产业更待规模化

“目前有许多国内厂家都在向高精地图的方向着力、探索，已经有了一些突破的结果，建了一些模型，也初步形成了合作，有了厂家或行业之间的执行标准，但没能形成完整的国家标准。”刘经南强调，高精地图包含了两层含义，即精细和精确。精细指的是内容丰富，精确则要求时间点和空间位置的正确、精准。

“这样来看，要实现这种高精度地图，一定要有国家级的规范，而不是企业界的标准、行业界的标准。”地方、行业的标准是起步，但逐步要过渡到国家级标准，甚至需要设立相关法律法规。

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刘经南也坦言，这不是一蹴而就的事。因为这个涉及的范围较广，部门、行业较多。“道路部门、交管部门、公安部门；车辆制造商、图商及其主管部门；车联网服务商及其主管部门；还有刚刚提及的动态变化众包服务商，甚至实时天气服务还包括气象服务商等。安全问题更是出行基础，因此需要国家法律条文的规定。人驾驶有风险，司机是责任主体；自动驾驶也有风险，但比人驾驶要可估、可测、可控。而且随着规则和智能技术的演进，风险会越来越低，但安全责任主体不再单纯是司机了。”

刘经南曾思考并想建议，可考虑让车辆所有者、提供车辆的出行服务商先来承担车辆保险费用。但保险规则和机制要改革，依靠法定AI技术对行车事故进行大数据分析，定损定责；再分别由保险和公安部门同样利用法定AI技术分别为定损定责的第三方认定，分清安全责任的分担后，由上述有关责任服务商（或部门）实现理赔。

驾驶主体的变更需要我们对现行标准和法律进行重新审视，更需要各行各业形成组织协同和共识，主动牵头推进相关法律法规通过。

这也涉及了智能驾驶、自动驾驶、无人驾驶这三个相近概念的辨析，可以说现在的努力都是在朝着无人驾驶的方向贴近。刘经南认为，长远来看，机器控制的驾驶将会比人控制的更加靠谱，因为机器是受控的，能够用科学、理性的程序和算法去处理各种变化。

另外要做到内容精细、信息精准，这就要求大量进行测绘。刘经南曾用一句简短的话语概括了未来自动驾驶或无人驾驶的趋势，“所有的无人驾驶车都是一台高级的自动和智能专业型测绘车，因此其传感器数据和行车数据的安全和可受控也是必须的。”

一辆无人驾驶汽车要做到精确地识别路上的变化或新增的测绘元素，形成机器能看懂的地图，这便要求单个车辆需要建立适应不同场景和环境的多类传感器组合，形成极强的综合感知能力。但目前有些传感器比普通乘用车还要昂贵，成本的高昂阻碍了自动驾驶走向大众化。

“随着未来技术发展，一代一代先进的传感器更迭，通过它的技术学习和规模化应用，能够让所有人买得起，那个时候就能实现真正的自动驾驶和无人驾驶。”刘经南还提到，我国采用建立路边“5G+北斗+传感器”车联网构成第三个自动驾驶基础设施的路线，实现VTX车路协同，不仅全面提升了自动驾驶行车的整体安全性，也大大降低了对昂贵高性能单车传感器的需求压力。对于技术成本的快速降低问题，刘经南还是满怀信心。

简言之，目前自动驾驶所需要的高精地图国家级标准尚未形成完备的体系；面对复杂多变的道路环境，为了保证安全传感，感知技术也需要不断探索，通过现在国家相关部门推进的试点、示范场景和示范区的建设，产业的逐步规模化会逐年加速，成本也会很快降低。

自动驾驶将改变甚至颠覆人们的生活方式

自动驾驶、无人驾驶面对城市交通的应用落地还有一段距离，但在某些特定的场景已经开始试行。

目前自动驾驶已经在一些简单、固定的场景实现，例如矿区、公园、港口、机场、示范园区等，这类场景环境相对固定、人流车流都变化较少，场景内规则统一。例如，矿山范围内不会有大量的社会性人群，只有相关的工作者，可以通过设计特定的路线实现稳定的自动驾驶。

而在末端物流配送方面，自动驾驶的物流配送车已经派上了用场，自动驾驶其实已经渗入到人们日常生活的方方面面。

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“在这些场景成功应用后，再逐步到日常的道路上去，首先是规范化的高速公路，再推广到城市的街区道路。同时也需要划分不同的城市，进行分城市的试点示范，中间需要循序渐进的过程。”刘经南解释道。

这一过程很长，但带来的改变也是不言而喻的。刘经南举了一个例子：“如果实现无人驾驶，可能更多的车将变成共享汽车，自己想开的话，就租一辆车，就像赛马运动，成为一个娱乐化的行为，驾驶汽车成为了人们释放激情，释放情绪的活动。”

当然到了这个时候，也会有新的问题出现。作为无人驾驶汽车，汽车的行驶依靠机器控制，如果出了问题，是哪一方承担责任呢？刘经南说，像这样的问题目前尚未有定论，但肯定的是这必定会改变当前的社会管理方式、行业发展方向、市民生活方式。如上文所言，刘经南提出保险改革也许是未来推动自动驾驶、无人驾驶的关键所在。

目前，自动驾驶高精地图的升级、更新正是朝着无人驾驶的方向努力。通过提升其感知、认知、决策和静态动态实时控制能力；通过“5G+北斗+传感器”路边车联网实现车路协同，进一步利用“上帝之眼”来增强控制功能实现无人驾驶；利用AI获取数据智能来增强行车理解和推理，进而以类脑智能即人的思维能力来实现更安全可靠的无人驾驶。

要达到这样的境界，测绘界从构建单车智能到高精地图再到“5G+北斗”地基增强位置服务、车联网车路协同与众包服务以及AI保险服务等智能驾驶全产业链都有很多展示自己能力，实现跨界融合和渗透的机遇。自动驾驶风口已经来了，希望测绘界不负众望展示出“好风凭借力，送我上青云”的能力！

初审：杨瑞芳

复审：宋启凡

终审：金 君

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