高精地圖：無人駕駛領域的稀缺資源

1 高精地圖在無人駕駛領域的作用

跟人類駕駛員的駕駛過程一樣，自動駕駛也需要經過感知、高精定位、決策、控制四個步驟。人類的感知通過眼睛、耳朵，自動駕駛則通過激光雷達、毫米波雷達、攝像頭、慣導系統等感測器。接著是高精定位，人通過將看到聽到的環境信息與記憶中的信息對比，判斷出自己的位置和方向，自動駕駛則需要將感測器搜集的信息跟儲存的高精地圖對比，判斷位置和方向。最後人類駕駛員思考判斷後操控汽車開向目的地。自動駕駛通過人工智慧演算法決策做出車道及路徑規劃，給制動、轉向、加速等控制器下達指令，控制車輛開往目的地。在自動駕駛過程中，高精地度起到了高精度定位、輔助環境感知、規劃與決策等功能。

高精度定位：把自動駕駛汽車上感測器感知到的環境信息與高精地圖對比，得到車輛在地圖中的精確位置，這是路徑規劃與決策的前提。

輔助環境感知：在高精地圖上標註詳細道路信息，輔助汽車在感知過程中進行驗證。比如車輛感測器感知到前方道路上的坑窪，可以在跟高精地圖中數據對比，如果地圖中也標記了同樣的坑窪，就能起到驗證判斷的作用。

規劃決策則：是利用雲平台了解感測器感知不到區域（比如幾公里外）的路況信息，提前避讓。

2 高精地圖與普通導航地圖的區別

高精地圖與現在常見的導航地圖（比如車載導航地圖）相比有很大不同，主要體現在使用者不同、用途不同、所屬系統不同、要素和屬性不同。導航地圖的使用者是人，用於導航、搜索。而高精地圖的使用者是計算機，用於高精度定位、輔助環境感知、規劃與決策。因此導航地圖在車內屬於車載信息娛樂系統，帶顯示屏，而高精地圖屬於車載安全系統，不需要屏幕。要素跟屬性方面，導航地圖僅包含簡單道路線條、信息點（POI）、行政區劃邊界，而高精地圖包含詳細道路模型，包括車道模型、道路部件、道路屬性和其他的定點陣圖層。

（資料來源：高德，中信建投證券研究發展部）

高精地圖分為兩個層級，最底層的是靜態高精地圖，上層是動態高精地圖。

靜態高精地圖中包含了車道模型、道路部件、道路屬性和其他的定點陣圖層，這是現階段圖商重點在做的。首先高精地圖要滿足車道級的自動駕駛導航，因此需要包含道路細節信息，如車道線、車道中心線、車道屬性變化等，比如能讓汽車知道哪些區域是虛線能夠變道。此外車道模型中還需要包含道路的曲率、坡度、航向、橫坡等數學參數，好讓車輛能夠準確的轉向、制動、爬坡等。這些信息構成了車道模型。還需要包含交通標誌牌、路面標誌等道路部件，還要標註出特殊的點如 GPS 消失的區域、道路施工狀態等。

高精地圖由靜態地圖和動態地圖組成

（資料來源：高德，中信建投證券研究發展部）

靜態高精地圖包含的屬性

（資料來源：中信建投證券研究發展部）

高精地圖包含曲率、坡度、航向、橫坡等數學屬性

（資料來源：高德，中信建投證券研究發展部）

在靜態高精地圖之上，還需要增加動態高精地圖，比如道路擁堵情況、施工情況、是否有交通事故、交通管制情況、天氣情況等動態交通信息。由於路網每天都有變化，如整修、道路標識線磨損及重漆、交通標示改變等。這些變化需要及時反映在高精地圖上以確保無人車行駛安全。實時高精地圖有很高的難度，但隨著越來越多載有多種感測器的無人車行駛在路網中，一旦有一輛或幾輛無人車發現了路網的變化，通過與雲端通信，就可以把路網更新信息告訴其他無人車，使其他無人車更加聰明和安全。

3 高精地圖等商業模式

一、轉變交付模式，圖商轉型服務商

動態地圖需要實時更新，這使得圖商傳統的銷售離線的 license 的商業模式開始出現轉變。為了滿足高精地圖的實時更新，需要多級採集體系，採用自由採集體系、行業採集體系、社會採集體系多方融合的方式來完成。

自由專業採集體系是圖商自己的高精專業採集車、全景 ADAS 採集車上路採集，方法跟第一步靜態高精地圖的生產一樣。其次是行業採集生態，如物流車、計程車等車輛上的 GPS 、攝像頭等感測器能傳回實時的道路軌跡和路況信息，這也是現在導航地圖中採集交通動態信息的方法之一。

眾包模式，特別是UGC 模式的重要性在未來將不斷提高。在自動駕駛時代，每輛車上的激光雷達、攝像頭等感測器都在實時採集道路信息，這些採集的信息上傳雲平台後進行數據處理，通過激光點雲識別技術、運用深度學習方法的圖像識別技術以及大數據的處理能力實現自動化驗證及人機互動式驗證實現動態高精地圖的實時更新。

高精地圖需要實時更新的特性打破了過去圖商只是向主機廠或者車載信息娛樂企業銷售 License 的商業模式，開始向地理信息數據服務商轉型。而且重要性也大幅上升，傳統汽車中，導航地圖只是車主選配的功能。在自動駕駛汽車裡，高精地圖是不可或缺的核心部件。圖商在產業鏈中的角色正在逐漸從傳統汽車時代的供應商轉變為自動駕駛時代的重要參與者、合作者、服務商。當然圖商的商業模式在從 license 向service 的轉型過程中還有很多問題需要克服。比如如果汽車的交付模式沒有變，依然是主機廠通過 4S 店將車輛銷售給客戶的錢貨兩清模式，那麼後續地圖服務的費用該如何收取。

（資料來源：高德，中信建投證券研究發展部）

二、轉變合作模式，高精地圖向 C 端延伸

除了向車廠或者自動駕駛出行服務商提供地理信息數據服務這種 B 端的業務，高精地圖也會向 C 端延伸。

因為地圖是用戶獲取信息的核心入口之一，特別是在自動駕駛這種場景下，乘客通過車載地圖搜索周邊的商店、酒店、電影院等，選為目的地後讓車輛自動行駛過去。甚至可以直接在地圖上查看商店的評價，並下單支付，實現流量的多途徑變現，從而將現在移動互聯網的生態完美的移植到自動駕駛時代。

隨著競爭和博弈的加劇，高精地圖的行業生態可能會朝著以下幾種情況發展：

如果 C 端收入豐厚，B 端收費下降甚至免費。如果 C 端業務的收入非常豐厚，那麼用戶量才是地圖運營商最關心的，為了擴大用戶量，肯定會降低 B 端的收費來擴大車廠前裝的市場份額。甚至像手機導航 APP 一樣最後變成免費。

車廠收購圖商。高精地圖處於自動駕駛的核心地位，且需要車輛實時與雲平台同步。車廠為了不將數據傳到第三方平台，同時為自身轉型出行運營商奠定基礎可能會收購高精地圖公司。比如賓士、寶馬、奧迪收購高精地圖商 HERE 劍指自動駕駛。

出行服務商自建高精地圖。比如百度的高精地圖是其整個自動駕駛開放平台的重要組成部分。Google 的高精地圖目前只服務其自己旗下的自動駕駛，披露的信息也非常有限。Uber、通用 Cruise 等也都在布局高精地圖。

三、Mobileye 眾包模式 VS Google 集中模式

目前主流的高精度地圖數據採集主要包括以 mobileye 為代表的眾包模式和以高德為代表的集中製圖模式。

Mobileye：眾包模式製作高精度地圖的代表

Mobileye 要做的高精度地圖Roadbook （路書）主要針對自動駕駛情景，該地圖將重點放在路上的各種導流標誌、方向標識、信號燈等，依靠這些建立的路標，從微觀上在行駛過程中為車輛提供指引。這種收集方式可以改善由整到零那種傳統方式所帶來的高成本、速度慢的缺點。為此，mobileye 需要和整車廠合作，藉助不同品牌大量級的車輛上攝像頭獲取到的數據，能夠作為地圖的數據來源，能夠保證數據的更新率；隨著車載感測設備的普及，地圖製作的效率也會逐漸提升。

眾包模式相關廠商

（資料來源：長江證券研究院）

Google：專業地圖測繪車集中製圖模式

谷歌針對自動駕駛，提出推出全新高精度地圖，利用改造的豐田汽車，進行高精度地圖測繪，目前已經累積了超過 120 萬英里無人駕駛里程。目前，該地圖主要供自家的無人駕駛汽車使用。

高精地圖數據採集方式

（資料來源：長江證券研究院）

未來兩種模式有望實現共存：以高德的高精度地圖為例，由於地圖採集車造價超過了800 萬人民幣，高昂的造價限制了地圖數據大範圍、高頻率的採集更新，因此這部分數據僅作為高精地圖基礎數據，另外，高德計劃利用阿里的菜鳥物流車、神州專車等半社會化商用車，以眾包模式對高精度地圖實現數據補充。

集中模式 VS 眾包模式

4 高精地圖的高准入門檻

由於地圖行業涉及國家機密，政策壁壘將各類國外圖商擋於門外，為國內高精地圖企業創造了穩定發展的契機。以政策導向來看，國內高精度地圖市場必將是國內廠商所主導：由於政策對國內圖商的鼓勵和對外資公司排斥，國內高精度地圖行業必將由內資所主導，國外地圖巨頭很難進入。

以嚴格的圖商准入製為基調：由最近幾年頻繁出台的政策可以看出，國家越來越重視地圖產業的發展，以完善地圖市場管理機製作為政策出發點，制定嚴格的市場准入政策，對圖商資質進行審查，並將不符合資質的圖商踢出市場。

針對外資圖商完全排斥：由於地圖行業涉及到國家機密，所以禁止外資企業開展地圖採集工作。針對互聯網服務和信息服務業務，也實施了嚴格的外資准入制度，外資比例必須低於 50% 。

1. 政策壁壘

2014 年，國家測繪局印發修訂後的《測繪資質分級標準》，要求申請資質測繪單位同時達到通用標準和相應的專業標準，包括：大地測量、測繪航空攝影、攝影測量與遙感、地理信息系統工程、工程測量、不動產測繪、海洋測繪、地圖編製、導航電子地圖製作、互聯網地圖服務。其中導航電子地圖製作和互聯網地圖服務是關係到能否開展車載高精度地圖業務的前提條件。

互聯網地圖服務資質：進入地圖相關行業必備資質

2012 年，國家測繪局共審核批准包括百度、新浪、騰訊、搜狗等的 166 家單位為互聯網地圖服務甲級測繪資質單位。

甲級單位要求：

至少要有 5 名具備國家級地圖安全審校資格的人員，且必須有獨立地圖引擎，這兩項關鍵指標，一個是人才指標，一個是核心技術的指標。

乙級單位要求：

至少要有 2 名具備省級地圖安全審校資格的人員，乙級資質單位更適合從事大眾類的LBS 服務，這也符合 check in 、手機地圖、手機導航等眾多 LBS 應用商的現實情況， 即專註於應用層面的開發和運營。而包括基礎地圖數據的處理和維護，甚至地圖 API 介面在內，都是與更專業的甲級資質單位進行 B2B 的合作，直接調用。沒有地圖資質的單位，也可通過與擁有甲級或乙級資質的單位合作，取得相應的使用授權。

（數據來源：長江證券研究所）

2. 資源壁壘

巨額前期投入，一般企業無法負擔。地圖製作是一個繁複的過程，目前，就拿普通的互聯網地圖來看看，大致是通過實采和衛星遙感而成。通過開車沿著道路行駛，記錄道路實景數據（如限速標誌、路牌），通過衛星遙感，生產小比例尺下顯示路網以及精細區域道路（如小區道路）。

高精度地圖信息的收集相比於普通地圖對信息的需求更大，行駛路段都需要配備激光雷達的數據採集車進行實測。例如四維圖新擁有 600 輛數據採集車，可以採集全景影像數據、路面影像數據、亞米級高精度 GPS 數據、路測近距離激光雷達等高精度數據，因此花費會更高。因此高精度地圖是一個資金密集型的行業，發展優勢大，邊際成本低。

從日本、歐美導航電子地圖發展經歷來看，經過前期快速發展到後期激烈市場競爭，國際範圍內排名前五的地圖提供商壟斷出中國市場外 95% 的市場份額。國內就前裝地圖市場而言，三大圖商佔據 99% 的市場份額。造成這種市場結構是因為地圖數據的採集和維護占固定成本絕大比重，在與競爭對手投入相當的情況下，沒有穩定市場份額和良好的盈利，無法與其他具有先發優勢並已形成規模的對手競爭。

3. 行業壁壘

高精地圖作為 ADAS 重要一環，涉及到自動駕駛的安全性問題。整車廠在進行地圖供應商選取時，必將經過長期測試和慎重選擇，一旦確定就很難更換。利用整車廠相對封閉的供應鏈，圖商的先發優勢明顯。以傳統前裝地圖為例，目前主要有四維圖新、高德和易圖通三家地圖供應商，佔據 99% 的前裝地圖市場份額，這三家地圖供應商由於具有各自穩定的整車廠客戶群體，因此整體前裝市場格局很難發生較大改變。

傳統前裝市場的市場格局（2016 年）

（資料來源: 艾媒諮詢，長江證券研究所）

5 國外高精地圖玩家

國外的高精地圖主要有 Here 、TomTom 、Waymo（原 Google 地圖）等老牌圖商，其中 Waymo 的高精地圖目前僅用於自己的無人車披露信息非常少。此外因為美國的地圖測繪政策限制較少，因此成為高精地圖創業者的天堂，比較有名的初創公司DeepMap 、CivilMaps 、lvl 5 、Carmera 。初創企業往往有一個自己主打的演算法技術，比如 CivilMaps 能將 1T 的激光雷達點雲數據壓縮到 8MB，Carmera 融合攝像頭和激光雷達的圖像獲得更好的感測效果等。但是雲端的存儲、運算、通信能力是初創企業普遍的短板。另外 Uber 、通用 Cruise 等也都在布局高精地圖。

賓士、寶馬、奧迪收購 HERE，構建高精地圖聯盟

Here 前身為美國地圖公司 NAVTEQ，2008 年被諾基亞以 81 億美元的價格收購NAVTEQ，併入自己的 Here 地圖部門。2015 年 4 月，諾基亞宣布剝離 Here 部門，吸引了寶馬、賓士、奧迪、谷歌、Uber、Facebook、百度、騰訊（聯合四維圖新）來競標。最終賓士、寶馬、奧迪臨時組成的聯合體以 28 億歐元（約 31 億美元）全資收購 Here，三家各占 1/3 的股權。Here 的地圖數據覆蓋約 200 個國家，超過 4600 萬公里。

在北美以及歐洲市場，HERE 地圖為 80% 有導航功能的轎車提供地圖數據（2015 年數據），每年超過 1000 萬輛新車安裝了 Here 服務，寶馬、賓士、豐田、日產均為其客戶

為了推進自動駕駛、高精地圖聯盟，HERE 先後引入了 Intel （15%）、博世（5%）、大陸（5%）、先鋒（1%）的投資，涵蓋了晶元、感測器等解決方案。與Intel 的合作將聯合開發一個高度可擴展的概念驗證架構，支持高度和全面無人駕駛中的高清地圖進行實時更新，雙方還將探索物聯網和機器學習領域的機會。與博世、大陸、先鋒合作，使用他們的車載感測器（激光雷達、毫米波雷達、攝像頭等）來實時更新地圖。

（資料來源：wikipedia，中信建投證券研究發展部）

HERE 的發展也從一個側面折射出車企正在抱團迎接自動駕駛時代的轉型。 2015 年收購的時候，外界並不看好奧迪、寶馬、賓士為了收購而臨時組成的鬆散聯合體，但是在收購後的三年里，HERE 的發展很不錯，並且通過引入戰略投資的方法深度綁定合作夥伴。而車企的抱團卻愈演愈烈，2018 年 3 月，賓士和寶馬宣布將兩個公司的汽車共享、按需出行、網約車、泊車、充電這 5 大業務合併，成立合資公司各占 50% 股份，共同加速向出行服務商轉型。

6 國內高精地圖玩家

和美國不同，我國有比較嚴格的地圖測繪政策限制，目前擁有「導航電子地圖資質單位名單」的企業有 14 家。分別是四維圖新、高德、長地萬方、凱德、易圖通、城際高科、國家基礎地理信息中心、科菱航睿、光庭信息、浙江省第一測繪院、江蘇省基礎地理信息中心、靈圖、立德空間信息、滴圖科技。百度地圖就是通過子公司長地萬方開展導航電子地圖測繪的。

國內的地圖行業呈現三足鼎立的狀況，百度地圖、高德（阿里）、四維圖新（騰訊），其背後是互聯網巨頭對地圖入口的爭奪。當然主機廠也不會將自動駕駛時代的附加紅利拱手讓給科技公司，比如上汽一方面跟阿里成立了合資的斑馬網路，開發了車載操作系統，裡面使用了高德的地圖，一方面又向高精地圖初創公司中海庭。

目前國內有 14 家地圖具有導航地圖甲級資質，四維圖新、高德、易圖通瓜分車載導航的前裝市場，一共佔據 98% 的市場份額。凱立德以 70% 的市場佔有率在後裝市場一枝獨秀佔據，目前這些公司或已經被互聯網巨頭所收購，或被其入股。

（資料來源：長江證券研究所）

7 高精地圖市場預測

我國車載地圖市場分為前裝和後裝兩部分。前裝地圖產品是指汽車出廠以前安裝在整車上的地圖產品，是原廠車本身的組成部分，集成良好，需要整車質保，質量要求高，價格相對也較高；後裝地圖產品是指汽車出廠以後，按照用戶要求安裝在整車上的車載地圖產品單獨出售，售價低，門檻低，走差異化、個性化的路線。

隨著車載電子前裝化以及消費者對地圖產品認知度的大幅提升，目前前裝車載地圖正逐漸向中低端車滲透，擠壓後裝市場空間。根據易觀國際數據顯示 2015 年中國車載地圖系統前裝市場出貨量達 371.2 萬台，較 2014 年同比增長 47.8% 。Frost& Sullivan 的數據同時指出，從 2006 年到 2015 年，中國車載前裝地圖市場銷量及裝配率持續增長，從 2006 年 3.81% 的裝配率一度增長至 2015 年的 17.6%，創下歷史新高。由此可見，中國前裝車載地圖市場發展迅猛且未來仍有廣闊的空間。

汽車地圖系統前裝市場增長迅速

（資料來源：易觀智庫，國海證券研究所）

海外研究高精地圖單車價值約為 200 美金，隨著自動駕駛汽車在 2020 年後的量產出現將迎來高速增長。由於國外高精度地圖發展相對更為成熟，相關市場估算更具參考價值，根據高盛對高精度地圖全球市場判斷，預計未來的十五年高精度地圖行業將迎來黃金髮展期，到 2020 年高精度地圖市場為 21 億美元，2025 該市場將達到 94 億美元。相比而言，國內高精度地圖商業模式尚未清晰，未來具體市場大小難以預判，然而根據國內汽車市場約佔全球車市 30% 的份額，隨著國內高精度地圖技術和商業模式逐漸成熟，國內高精度地圖市場也不容小覷。

全球高精度地圖市場預測

（資料來源: Goldman Sachs Global Investment Research，長江證券研究所）

8 結語

高精地圖作為無人駕駛領域的稀缺資源以及剛需，在整個領域扮演著核心角色，可以幫助汽車預先感知路面複雜信息，如坡度、曲率、航向等，結合智能路徑規劃，讓汽車做出正確決策。由於高精地圖涉及到國家安全等多方面因素，目前擁有導航電子地圖甲級資質的企業一共只有 14 家，且短時間內較難開放更多的牌照，阿里、騰訊、百度紛紛通過收購圖商的方式拿到該資質。尤其是在傳統前裝地圖領域，目前主要有四維圖新（騰訊）、高德（阿里）和易圖通（阿里）三家地圖供應商，佔據 99% 的前裝地圖市場份額，這三家地圖供應商由於具有各自穩定的整車廠客戶群體，因此整體前裝市場格局很難發生較大改變。

作者之前對家了幾家海外高精地圖的優質企業準備回國設立公司，由於牌照的問題，需要通過與國內圖商合作的方式來開展國內業務。

另外，高精地圖的商業模式正逐步從圖商轉地理信息數據服務商轉型，在此過程中還有很多問題需要克服，尤其是在後續地圖服務費收取的問題上。

由於該商業模式還在探索中，因此很難給出準確的市場規模估計。假設僅通過向車廠（或出行運營商）按年收取服務費，2017 年國內汽車保有量是 2.17 億輛，按每輛車每年收 100 元服務費，市場規模超過 200 億元。當然，這只是一個簡單的假設，後面探索的道路還有很長。

很希望在無人駕駛領域的專業機構以及感興趣的朋友，可以和我聯繫，相互學習交流。

參考文獻

來源：智車科技

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