揭秘蘋果從頭構建地圖應用內幕 用自家數據打造世界級服務

騰訊科技訊 6月30日消息，據外媒報道，蘋果公司6年前發布地圖應用時，結果並不令人滿意。在給人留下粗略的第一印象後，先是首席執行官道歉，然後是持續4年的漏洞修補、功能改進，但是蘋果地圖依然未能成為世界級的服務。

顯然，蘋果地圖需要大修。事實證明，蘋果已經意識到了這一點，所以它正在重新構建應用中的地圖部分。通過利用iPhone「隱私優先」的理念和配備感測器與攝像頭的車隊收集第一手數據，蘋果正逐漸實現預期目標。

新的蘋果地圖應用將隨同新操作系統iOS 12測試版在舊金山和灣區發布，並將於今年秋天覆蓋整個北加州地區。iOS的每個版本最終都將獲得更新後的地圖應用，它將對道路和建築變化做出更積極響應，並根據具體環境在視覺上給出更豐富的表達。

這是蘋果完全重新設計的地圖應用，從4年前就已經開始，也就是蘋果開始開發新的數據收集系統的時候。最終，蘋果將不再依賴第三方數據支持其地圖，而從一開始這就是蘋果地圖的主要缺陷之一。

蘋果高級副總裁埃迪·庫(Eddy Cue)日前接受採訪時表示:「自從6年前推出這款地圖應用以來，我們在讓地圖達到標準方面做了大量投資。發布的時候，它主要是關於方向和到達某個地方的。我們已經對其進行了無數改進，增加了數以百萬計的地點，更頻繁地更新和改進地圖。」

但庫表示，蘋果地圖在質量方面還有改進的空間，這是大多數用戶都同意的。他說：「我們想把它提升到全新的水平，我們在努力將其打造為世界上最好的地圖應用，這是在建立我們自己的地圖數據。」

除了庫，蘋果副總裁帕特里斯·戈蒂耶(Patrice Gautier)和十幾名蘋果地圖團隊成員也透露了其重建地圖的努力，宣稱構建過程符合蘋果在用戶隱私方面的公開立場。

至於蘋果公司在發布地圖應用之前是否考慮過從頭開始構建自己的地圖，答案是肯定的。當時，人們可以選擇是否想要從事地圖業務。考慮到移動設備的未來變得越來越清晰，蘋果知道地圖將成為其設備幾乎所有方面的核心，從照片到導航，再到為應用程序提供位置服務等。

蘋果公司做出了有利於未來發展的決定，建立了依賴於像TomTom、OpenStreetMap和其他地理數據經紀公司的數據拼湊而成的產品。然而，結果卻未能給人留下深刻印象。

幾乎在地圖應用發布之後，蘋果立即意識到自己需要幫助，並與更多數據提供商簽約，以填補位置、基本地圖、興趣點和企業數據等方面的空白。

但這還遠遠不夠，庫稱：「我們4年前就決定這麼做。我們當時反思：『我們想把地圖放在哪裡？我們想在地圖上做什麼？』我們意識到，考慮到我們想做什麼、想去哪裡，我們需要開發自己的地圖應用。」

對於許多功能來說，地圖都屬於核心，畢竟應用的成功並不僅僅局限於某個功能。地圖需要在交通、駕駛和步行方面做得更好，但也需要成為定位服務和其他功能應用程序使用的實用工具。

庫說，蘋果需要擁有開發地圖所需的所有數據，並從質量和隱私角度對其進行控制。在應對外部合作夥伴時，還需要對地圖進行修正、更新和改進，並提交到驗證長循環中進行更新。

地圖團隊必須能夠在幾天或更短的時間內(而不是幾個月)修正道路、路徑和其他更新特性，更不用提從數億部iPhone構建和更新流量數據(而不是依賴於合作夥伴數據)中獲得的潛在競爭優勢。庫指出，目前激活的iOS設備數量已超過10億部，這是改變其進程的決定性因素。

他說:「我們感覺，由於設備轉變已經發生，我們需要作出顯著改變，並以完全不同的方式進行改變。一是讓地圖更準確，二是能夠根據數據和我們看到的東西更快地更新地圖。」

在被問及地圖更新的速度，以及這種新地圖哲學是否意味著更快的變化時，庫回應稱：「事實上，地圖需要更多更新，即使今天也是如此。我們將更多地利用我們的新地圖來實現這一點，我們有實時和頻繁改變地圖的能力。我們今天每天都這樣做。這擴大了我們的能力，讓我們可以在地圖上做任何事情。現在，有些事情需要更長的時間才能改變。」

庫舉例稱，公路網路就需要很長時間才能改變。在新的地圖基礎設施中，我們可以相對較快地改變它。如果新的道路開通了，我們馬上就能看到它，並迅速圍繞它做出改變。在新的地圖環境中做改變要快得多。

因此，新的努力開始產生蘋果自己的基本地圖，它是任何真正好地圖系統的最低構建模塊。在那之後，蘋果將開始對居住位置數據、高解析度衛星圖像和全新高解析度地面汽車圖像數據進行分層，直到其成為蘋果所認為的「一流」地圖產品。

地球上只有一家大公司擁有完整的地圖堆棧，那就是谷歌。蘋果知道它必須成為另一家這樣的公司。

蘋果改裝車

儘管整個項目開始得比較早，但大多數人第一次看到蘋果重新努力打造的地圖產品是在2015年，當時道路上出現帶有「蘋果地圖」標誌的改裝車。這些裝有感測器和攝像頭的車突然出現在各個城市街頭，引發了激烈的討論和猜測。

新的蘋果地圖將是這些改裝車收集到的數據第一次被實際用於構建其地圖。有些人評論說，蘋果設備看起來比其他地圖車輛上簡單的GPS+攝像頭配置更吸睛，它們更像是可以用於無人駕駛車輛訓練的設備。

蘋果並沒有對無人駕駛汽車發表評論，但這些看起來更先進的車輛的確給人這樣的印象。除了車頂上安裝了增強版的GPS設備、四角安裝了4個激光雷達陣列和8個拍攝重疊高解析度圖像的攝像頭外，它的後輪上還配有標準的物理測量工具，可以精確跟蹤距離和捕獲圖像。

在汽車後面，令人驚訝的是它缺少笨重設備。相反，它只有固定在地板上的簡單Mac Pro，連接在固態硬碟上進行存儲。USB數據線可以將其連接到儀錶板上，那裡真正的地圖捕捉軟體可以在iPad上運行。

在繪圖時，司機負責駕車，而操作員負責設立路徑，確保被分配的覆蓋區域被完全走遍，並抓拍所有監控圖像。每次行動都能拍到數千張圖像，以及完整的點雲(由點定義的三維空間地圖)和GPS數據。通過3D顯示的原始數據，甚至可用來訓練無人駕駛汽車。

獲得圖像和數據後，蘋果會動態地對它們進行加密，並將其記錄到SSD上。存儲空間存滿數據後，SSD就會被取出替換，並被裝進箱子送到蘋果的數據中心。在那裡，有專門的軟體可以去除圖像中諸如臉部、車牌和其他信息等隱私信息。

從捕獲到被過濾的那一刻，這些信息都處於加密狀態，改裝車和數據中心各有一把密匙。技術人員和繪圖軟體從來沒有見過未經過濾的數據。這只是蘋果關注其新地圖使用隱私數據的一個方面。

探測數據和隱私

地圖團隊的每個成員都非常注重隱私問題。事實上，無論是負責數據安全的人，還是改進蘋果地圖功能的人，他們不斷重複的是，他們可以提供高質量的導航、位置和地圖產品，不需要其他平台使用直接的個人數據。

庫說：「我們不收集任何數據，即使是從A點到B點。即使我們收集數據，也是以匿名的方式進行，在整體的各個部分收集數據，所以我們甚至不能說有某個人從A點到B點的完整數據，只是零散收集。你可以想像，這始終是我們做事的關鍵。」

庫所指的片段是從任何給定的人的導航會話中分割出來的零散信息，任何旅行的開始或結束都不會傳給蘋果。旋轉標識符(而非個人信息)被分配給發送到蘋果的任何數據或請求，它用iPhone發回的「探測數據」，增加了自己的地圖車輛提供的「地面真相」數據。

因為只有任意人的行程數據片段被隨機發送，而且數據是完全匿名的，所以蘋果從來沒有辦法知道任何一次旅行是獨自進行的。本地系統標識ID，只有它知道ID指向誰。蘋果公司正在努力工作，以便不會無意間了解用戶的任何信息。這種隱私不能在最後添加，而是必須在開發過程中融入進去。

由於蘋果的商業模式並不依賴於它為你提供的服務，比如在你的路線上為雪佛龍做廣告，它甚至不需要將廣告標識符與用戶綁定。任何個性化或Siri請求都由車載iOS設備的處理器處理。因此，如果你收到了駕駛通知，告訴你是時候出發去上班了，這是在本地學習、記住和發送的，而不是在蘋果的伺服器上。

這並不是什麼新鮮事，但有一點很重要：蘋果正在利用數百萬部iPhone手機的影響力，被動地、積極地實時改進地圖數據。簡而言之，在蘋果地圖上，交通、實時道路狀況、道路系統、新建築和行人通道的改變將會變得更好。

這裡的秘密就是蘋果所謂的探測數據。從本質上說，代表方向和速度的矢量數據的小塊完全是匿名的，蘋果無法將其與特定用戶甚至給定的旅行聯繫起來。蘋果可以從數百萬用戶那裡獲取少量數據，在不影響用戶隱私的情況下，提供完整的實時圖片。

如果你正在開車、走路或騎自行車，你的iPhone就能告訴你這一點。現在，如果它知道你正在駕駛，它還可以在這些匿名條中發送相關的交通和路徑數據，以改進整個服務。這隻有在你的地圖應用已經激活，說你查看地圖、尋找方向等時才會發生。

如果你積極使用GPS系統步行或導航，然後更新變得更精確，可以通過穿過公園散步幫助改善繪製新人行道的地圖，構建地圖的整體質量。當然，所有這些都取決於你是否選擇了位置服務，並且可以使用設置的隱私部分中「地圖位置」來切換。

蘋果公司表示，這幾乎不會對電池續航時間或數據使用產生任何影響，因為當任何探測數據被共享時，你已經在使用「地圖」功能，而它只是這些活動的一小部分。

從點雲起步

但是地圖不能僅僅依靠「地面真相」和移動數據。蘋果還將收集新的高解析度衛星數據，並將其與「地面真相」數據結合，形成一幅堅實的基礎地圖。然後在上面放置衛星圖像，以便更好地確定樹葉、路徑、運動設施、建築形狀和路徑。

當下游數據被過濾掉車牌和面孔後，它會通過一系列的計算機視覺編程來提取地址、街道標誌和其他感興趣的地方。這些數據是相互參照的公開數據，如城市所擁有的地址和來自城市規劃部門的新社區或道路建設。

但蘋果在地圖工具組合中加入的特殊調味料是點雲，它可以在地圖車周圍以3D方式繪製世界地圖。這讓它們有各種各樣的機會去更好地了解什麼是街道標誌，或停止標誌以及限速標誌。它似乎還可以在3D空間中為AR導航定位導航箭頭，但蘋果拒絕對此類產品的「任何未來計劃」。

蘋果還使用了語義分割和Deep Lambertian Networks來分析點雲，以及汽車和高解析度衛星同步捕獲的圖像數據。這允許對物體、標誌、交通和建築物的車道進行三維識別，並將其劃分為可被高亮顯示的類別，以便更容易發現。

結合汽車和衛星高解析度圖像數據，再加上3D點雲，使得蘋果現在能夠利用紋理對城市街道進行完全意義上的重建。這是一種高解析度，視覺上更容易看到的東西。它與汽車的「全景」圖像、衛星視圖和原始數據同步。

這些技術被用於無人駕駛應用中，因為它們提供了對汽車周圍發生的事情的全面視角。這對於蘋果公司爭奪極其精確和有用地圖的下一步行動非常重要。蘋果公司已經有了工具生成器，專門研究一種工具包，該工具包可被人類編輯用來審查和解析具體街道的數據。

編輯套件中包含了許多工具，可以讓人類編輯們指定某些特定的幾何圖形出現在建築物上，讓它們能一眼就被認出來。它可以讓編輯們看到真實的街道標誌圖片，這些街道標誌就在汽車拍攝的圖片中，緊挨著現場3D重建和計算機視覺檢測的旁邊，可以立即識別出它們是否準確。

另一個工具可修正地址，讓編輯快速地將地址移動到建築物的中心，確定它們是否放錯了位置，然後在周圍移動。它還允許設置訪問點，使蘋果地圖更智能地描述你的旅程的「最後15米」。你已經到了大樓，但是入口到底在哪條街？你怎麼進入車道？單擊幾下，編輯就可以使其永久可見。

庫說:「當我們帶你去某家公司時，我們會考慮帶你去的地方的精確程度，以及我們在正確建築中的位置。當你從這個角度看舊金山或其他大城市時，你會看到地址是某條街，但實際上，大樓的入口在另一條街上。這些都是我們的新地圖將要展示的東西。我們將確保將你帶到正確的地方，而不是離你很近的地方。」

由於有了新的計算機視覺和衛星圖像應用，水、游泳池、運動區和植被變得更加突出和豐富。因此，蘋果公司也必須為這些開發編輯工具。數以百計的編輯將會使用這些工具，除了蘋果已經擁有的數千名員工，這些工具必須首先被構建，因為蘋果不再依賴第三方來審查和糾正問題。

團隊還必須建立計算機視覺和機器學習工具，以幫助蘋果確定地圖是否存在問題。iPhone提供的匿名探測數據可視化後，看起來就像成千上萬個點，在街道和人行道上蜿蜒流動，就像一張發著光的彩色網路。起初，讓人覺得有點兒混亂。然後，模式出現。一條街道對企業開放，附近的「血管」將橙色的血液注入新的動脈中。一個標誌被觸發，編輯會查看新的道路是否需要分配新的名稱。

一個新的交叉口被添加到網頁上，編輯會進行標記，以確保左轉彎通道在方向交通的重疊層之間正確連接。這還帶來了在新蘋果地圖中大幅改進車道導航的額外好處。蘋果公司正在依靠人工智慧和人類標記相結合的方式，讓編輯人員首先繪製基礎地圖，然後在不斷變化的生物量對道路、地址和公園造成嚴重破壞的情況下維護這些地圖。

西文字體Helvetica

與許多其他數字地圖一樣，蘋果的新地圖顯示方式也因尺寸不同而大不相同。如果你縮小它，只能得到更少的細節。如果放大，你會得到更多信息。但蘋果公司有自己的地圖繪製團隊，他們致力於提高文化、地域和藝術水平，以確保蘋果地圖的可讀性、可識別性和實用性。

這些團隊的目標是具體的，並且有點兒與眾不同：在蘋果公司的傳統追求中，技術需要與藝術相結合。地圖需要是可用的，但它們也需要實現文化層面的認知目標，超越任何給定用戶可能知道的需求。例如，在美國，即使是在中等縮放的情況下，地圖顯示的細節也相對較少。然而，在日本，地圖上的細節都被放大了，因為用戶希望增加信息密度。

這就是細節部門的責任，他們重建了數百個實際路標的複製品，以確保導航屏幕上的盾牌與你在公路路標上看到的相匹配。在公共交通方面，蘋果授權所有你在地鐵系統上看到的喜歡字體，比如紐約的西文字體Helvetica。這些行號的順序和你們在平台上看到的完全相同。

這一切都是為了減少認知負擔，因為你需要把現實世界轉換成地圖所代表的數字世界。

底線

新版本的蘋果地圖將會在下周發布預覽，屆時加州灣區將會在地圖上實時顯示。它將被無縫地嵌入「當前」版本的地圖上，但是質量水平的差異應該立即可見。

更好的道路網路、更多的行人信息、棒球場、籃球場等運動場所、地圖上更多的土地覆蓋(包括草地和樹木)，以及更精確的建築、建築形狀和大小，這張地圖讓你感覺更像是穿越真實的世界。

搜索也在改進，以確保你得到比以往任何時候都更相關的結果。導航，特別是行人指南，也得到了很大的提升。此外，還包括停車場和建築細節，以讓你到達目的地的最後幾米。不過庫說：「你不會在地圖上看到巨大的設計變化，我們不想同時把這兩件事結合在一起，因為這會造成很多混亂。」

蘋果地圖正獲得期待已久的關注。通過完全接管這個項目，蘋果承諾要真正創建用戶從一開始就期望的地圖應用。地圖應用在iPhone上始終是個揮之不去的陰影，尤其是在谷歌地圖這樣的替代產品提供了更強大的功能時，這些功能很容易與本地應用進行比較，但在深入的系統層面上是無法訪問的。

值得重申的是，如果蘋果認為地圖對自己足夠重要，它應該擁有地圖。這就是它現在要做的。庫補充說：「我們認為沒有人在做我們正在做的工作，我們還沒告訴任何人。這是我們能夠保密的事情之一。沒有人真正了解它。我們很興奮能把它弄出來。在接下來的一年裡，我們將在美國逐步推廣。」（編譯/金鹿）

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