6月16日，第五屆“地理信息開發(fā)者大會”(World Geospatial Developers Conference，WGDC)會議第二天，WGDC2016創(chuàng)客分論壇開幕。隨地信產(chǎn)業(yè)跨界創(chuàng)新化發(fā)展，一大批初創(chuàng)企業(yè)涌現(xiàn)，他們是地信領(lǐng)域的新生探路者，為行業(yè)老玩家?guī)硖魬?zhàn)的同時，也成為了行業(yè)迅速發(fā)展的內(nèi)驅(qū)力。

　　在今日開幕的創(chuàng)客專場中，佟國峰教授做了主題為“3D SLAM激光背包測繪機器人在高精室內(nèi)地圖構(gòu)建與室內(nèi)定位導(dǎo)航中的應(yīng)用”的演講，以下是演講實錄(尚未經(jīng)本人核實)。

　　佟國峰：各位朋友大家上午好。非常感謝剛才主持人的介紹。大家可能看了那個演講嘉賓名冊了，原計劃今天是我的同事來講，臨時他有事，不能來了，于是昨天我接到這樣一個任務(wù)，所以今天我就來，親自來講，給大家分享一下我們工作成果。

　　我叫佟國峰，我是做機器人的。目前室內(nèi)定位非常火，這個行業(yè)也非常有爆發(fā)的潛力，我覺得也是很非常正常的，現(xiàn)在很多大公司小公司都在投入資源做這個事情，之前我看了一個研究報告，說現(xiàn)代社會人的活動百分之八九十都是在室內(nèi)進(jìn)行的，大多數(shù)與我們生活息息相關(guān)的需求，確實都是從室內(nèi)產(chǎn)生，這個基于室內(nèi)的LBS服務(wù)，也就產(chǎn)生了非常大市場。無論是對我們消費者這種2C的用戶，還是對一個企業(yè)級的2B的用戶，包括室內(nèi)的定位導(dǎo)航，地圖的應(yīng)用，都有非常大的需求，這里我就不再說了，因為剛才看今天演講名冊，后面還有很多嘉賓都在講室內(nèi)定位的技術(shù)，所以關(guān)于它的需求，我這里面就不再累述了。總之這是一個一百億美元的市場，全球一百億的規(guī)模的室內(nèi)服務(wù)需求，這是一個非常大的產(chǎn)業(yè)。我們可以看這個圖，直到現(xiàn)在，到2015年的時候，事實上整個市場的規(guī)模還不及現(xiàn)在預(yù)期達(dá)到的規(guī)模的十分之一。應(yīng)該說好的一方面是說明這個市場未來還有非常大的成長空間，有非常大的潛力。另一方面我分析，是不是我們這個行業(yè)，也面臨一些瓶頸的問題，所以沒有發(fā)展起來。這里基于這個問題，我就做了一些研究，這里我就從技術(shù)層面來跟大家探討一下，有可能存在哪些方面的問題。

　　因為本身我是做機器人的，接觸這個行業(yè)時間也不是很長，所以我接觸到的這個關(guān)于室內(nèi)定位地圖數(shù)據(jù)的時候，我就發(fā)現(xiàn)在室外，我們大家知道有百度啊，高德啊，很多這個室外地圖應(yīng)用非常的普及，可以說已經(jīng)到了一個盡人皆知的狀態(tài)。我覺得一方面原因可能是因為室外的地圖數(shù)據(jù)來源非常豐富，因為測繪地理產(chǎn)業(yè)提供的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，不僅有地形圖，二維圖，三維圖，航拍的影像，很多其它地圖基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源，有豐富的數(shù)據(jù)資源和數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式。這就像一個好廚子要炒出一個好菜的話，必須食材質(zhì)量要高，種類要豐富一些，之后才能炒出更好的菜，也就是提供更復(fù)雜更高質(zhì)量的服務(wù)。所以室外地圖的LBS市場非常大，非常成熟，跟室外測繪地理信息行業(yè)發(fā)展的成熟度直接相關(guān)。

　　反觀我們在室內(nèi)地圖數(shù)據(jù)這一塊，目前現(xiàn)有的數(shù)據(jù)就非常的單一和缺乏。今天在這里有很多搞定位的同行，可能也在用一些室內(nèi)地圖數(shù)據(jù)。我知道大多數(shù)的室內(nèi)應(yīng)用都是在手機上顯示一個類似導(dǎo)購圖的這樣一個東西，示意性給使用者關(guān)于位置方向的信息。很多時候這是不專業(yè)的。有些地圖是從商場里的平面導(dǎo)購圖上偷拍出來的，然后進(jìn)行二次加工得到的。當(dāng)然也有一些應(yīng)用可能就把這種二維導(dǎo)購圖沿縱向拉伸，實現(xiàn)一個分層瀏覽，有立體偽三維化的表現(xiàn)形式。

　　即使這樣，室內(nèi)數(shù)據(jù)和室外數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)的來源，從數(shù)據(jù)的表現(xiàn)力，從數(shù)據(jù)能提供的信息來看的話，還是有非常大的差距。我覺得這應(yīng)該是咱們室內(nèi)定位和室內(nèi)LBS這個產(chǎn)業(yè)沒有快速成長，沒有向室外應(yīng)用這么廣泛的被接受的一個非常核心的原因?？梢韵胂?，如果我們的室內(nèi)數(shù)據(jù)，能像室外數(shù)據(jù)那樣，只要室內(nèi)一打開手機，各種各樣的應(yīng)用查詢，各種各樣可視化的手段，各種各樣深入的地理信息和挖掘，都可以配上的話，我覺得這個室內(nèi)定位的市場也好，室內(nèi)其它服務(wù)市場也好，就可以非常快的發(fā)展起來。所以我覺得室內(nèi)沒有豐富的地理信息數(shù)據(jù)是室內(nèi)LBS市場不能快速發(fā)展的一個很重要的原因。

　　那么另外一個問題，可能是第一個問題產(chǎn)生的原因。那就是室內(nèi)數(shù)據(jù)的生產(chǎn)目前效率低下，高精度室內(nèi)數(shù)據(jù)的獲取成本較高，所以沒辦法像室外那樣獲得海量的室內(nèi)地圖數(shù)據(jù)。實際上在室內(nèi)地圖生產(chǎn)這個環(huán)節(jié)上面，我們面臨很大技術(shù)的難點。因為我們知道室外地圖都是做大地測繪的人來搞，它這個做這個室外地圖的時候，基于的是大地測繪的原理，都基于衛(wèi)星的定位導(dǎo)航系統(tǒng)，來給出測量點定點的位置解析，所以是有位置參考值的。在室外有GPS，有北斗，有絕對位置參考值，所以各種快速的生產(chǎn)工具就可以工作了。不管是用無人機飛，還是用天上的衛(wèi)星航拍影像合成，還是用地面的這個激光掃描車移動測繪，由于有絕對的位置信息可以依賴，所以可以非?？焖俚厣a(chǎn)室外的地圖數(shù)據(jù)成果。

　　然而在室內(nèi)的時候，這種情況完全變了。室內(nèi)沒有任何絕對參考位置信息，你在室內(nèi)做測繪的時候，應(yīng)該說是無依托無參考的這樣一個環(huán)境，這種環(huán)境下，還想快速地收集大量數(shù)據(jù)成果的話，原有的在室外用的測繪手段和測繪設(shè)備全部失效了，因為你沒有GPS信號了。那么如果這個情況下，還想得到高精度室內(nèi)地圖的話，就需要采用非常傳統(tǒng)的測繪手段，用鋼卷尺或一些固定式的激光全站儀，用非常大的工作量來進(jìn)行測量，效率就極端地低了。

　　當(dāng)然，我們做室內(nèi)定位的一些廠家和從業(yè)人員，可能就換成一些更簡潔更低成本的方式來做，比如說這里面，你可以和業(yè)主單位來協(xié)商能不能基于你的工程竣工圖，稍微修改修改，做出室內(nèi)的一個示意圖。然而，所有的室內(nèi)環(huán)境，都是經(jīng)過竣工之后二次裝修以后的一個布局，所以用竣工圖來模擬，應(yīng)該說還是有非常大誤差的。我剛才講了，還有人拿相機到別人已經(jīng)做好的樓層導(dǎo)購示意圖上拍一張照片，回來以后稍微調(diào)整一下這個視角，然后就拿過來做定位的數(shù)據(jù)地圖了。上面這些室內(nèi)數(shù)據(jù)獲取方法效率倒是高了，但是精度卻都非常差，可以說嚴(yán)格意義上那根本就不是測繪地圖，而只不過是在技術(shù)手段上不能達(dá)到要求的情況下沒辦法將就一下用而已?？傮w來看，在室內(nèi)，想向室外環(huán)境一樣，快速生產(chǎn)地理信息數(shù)據(jù)，我覺得目前的地理信息行業(yè)沒有什么好辦法。所以我們就針對這個瓶頸問題來做了一些工作，這里面我介紹一下我們的解決方案是什么樣的。

　　我們解決方案其實很簡單，開發(fā)了研制了一個3D激光背包式測繪機器人。剛才我講了我是做機器人的，我是把機器人里面最核心的技術(shù)SLAM技術(shù)，用到這個行業(yè)，在室內(nèi)無依托的環(huán)境下，采用機器人自主建模這樣一個技術(shù)，來實現(xiàn)在室內(nèi)地圖數(shù)據(jù)的快速生產(chǎn)這樣一個任務(wù)。

　　任何一個移動的機器人，它一定是自主移動的，如果它是操控的，那就叫遙控車。如果機器人想實現(xiàn)自主移動的話，最核心的任務(wù)，就是必須第一要知道我在哪里，周圍的環(huán)境是什么樣子;另外環(huán)境這個樣子，我必須要根據(jù)我與環(huán)境之間的關(guān)系，計算出我的位置在哪里，這個機器人一定要知道，這就是SLAM技術(shù)，一個機器人自主定位和繪制地圖的技術(shù)。當(dāng)然這樣的問題，對我們搞機器的人來講不是一個問題，這是個研究了幾十年的一個成熟的技術(shù)，尤其是在一些現(xiàn)代化的工業(yè)環(huán)境里面，這是一個很成熟的技術(shù)。

　　應(yīng)該說這個SLAM技術(shù)，能快速地進(jìn)行室內(nèi)建模，優(yōu)化數(shù)據(jù)獲取，這和我們測繪地理信息行業(yè)里要在室內(nèi)進(jìn)行測繪，應(yīng)該是殊途同歸，做的事情應(yīng)該是一樣的。SLAM技術(shù)里面，如果細(xì)分可以分成2D的和3D的，不管2D還是3D，都是通過機器人采取環(huán)境特征點，根據(jù)特征點反求自身的位置，它們的差別只是技術(shù)難度和適用范圍的不同。

　　這里介紹一下我們的研究成果，這是我們背包式的機器人，上面有兩個激光頭，一個控制器，有一個電源單元，當(dāng)然這個操作人員背負(fù)它行走時，還可以利用手持的平板電腦實時監(jiān)控設(shè)備的運行狀況，對設(shè)備進(jìn)行控制。因為我們通過平板電腦可以看到自己移動的位置，采集覆蓋的環(huán)境，對自己的工作進(jìn)展情況有一個宏觀的認(rèn)識。

　　整個這套設(shè)備是我們自主研發(fā)的，也是具有專利和全部知識產(chǎn)權(quán)的這樣一個產(chǎn)品。目前據(jù)我所知，應(yīng)該是屬于國際領(lǐng)先了，我們可能屬于世界第二，當(dāng)然世界第一還沒有出現(xiàn)，所以我只能用這個排名激勵一下自己。這個你們可以查一下，這個不是一句玩笑話。所以它總的特點是，我沒有GPS，沒有慣導(dǎo)，完全靠這個激光掃描來構(gòu)建增量式地圖。整個數(shù)據(jù)采集建模的過程都是基于3D SLAM核心技術(shù)。

　　因為采用機器人技術(shù)，所以自動化程度和工作效率是非常高的，我們每小時可以采集兩萬平方米的數(shù)據(jù)。大約什么概念，像這個，咱們今天會議所在的這個國家會議中心，如果做一層移動掃描的話，可能也就用十分鐘，走一圈就結(jié)束了，整個這個樓，所有室內(nèi)數(shù)據(jù)采集也就四十分鐘，四層樓，四十分鐘，基本上這樣一個十萬平米左右的室內(nèi)建筑所有的內(nèi)部空間，一次性都可以拿到精準(zhǔn)數(shù)據(jù)。這里面最主要的因素，因為我們用3D SLAM技術(shù)，所以我們不用做換站，三維數(shù)據(jù)掃描迭代拼接，所有過程一氣呵成。這是機器人的優(yōu)勢和特點。

　　這個是演示一段現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集的一個狀況，我們工作人員背負(fù)這個設(shè)備，在地下停車場，完全無依托無參考位置數(shù)據(jù)的環(huán)境里面行走。比如碰到地下有減速坡，手推車可能一下就失效了，我們背負(fù)的方式的通過性和機動性就非常好，可以任意通過各種各樣的地形，我們還可以背著上下樓。一樓走完可以直接坐這個扶梯直接到二樓，像逛街一樣，再找個樓梯，繼續(xù)上三樓，不用停，沒有關(guān)系，因為我們是3D SLAM技術(shù)。

　　我們的激光背包機器人，在室外的環(huán)境中也可以應(yīng)用。這是我們的典型成果，非常大的商場，幾萬平方米，大家可以看一下，大約是三十五分鐘左右采集完成。這里面的黃線是行走的軌跡，這樣走，然后這個亮點是設(shè)備上面裝有全景相機，自動去觸發(fā)拍照，這個全景球形影像，搞街景的都知道，把這個引到室內(nèi)來，當(dāng)然這是一個豐富的地理信息數(shù)據(jù)集了，不再是平面圖了，而是三維立體數(shù)據(jù)，影像數(shù)據(jù)，所有數(shù)據(jù)都集成在一塊，和室外沒什么區(qū)別了。

　　今天我們這里面有很多人是做定位的，我們在機器人上面可以加Wi-Fi和地磁傳感器。這些傳感器加到機器人上面?，F(xiàn)在典型采集定位數(shù)據(jù)的方法，比如說采集Wi-Fi指紋數(shù)據(jù)，需要手持這個設(shè)備走到一個地方停一下，四處看，其實你這個采集定位數(shù)據(jù)的位置是你不知道的，怎么辦呢?拿一個地形圖，拿一個示意性的室內(nèi)地圖，看一下，這里有沒有墻角，大約看一下自己的位置，其實這種定位的方法已經(jīng)產(chǎn)生一米以上的誤差了。你再拿這個東西再去做定位數(shù)據(jù)，你想一想，在錯誤的數(shù)據(jù)上面疊加定位數(shù)據(jù)，最后定位結(jié)果肯定更不準(zhǔn)確了，誤差不斷疊加，這樣一個定位數(shù)據(jù)生產(chǎn)的框架，整個是錯誤的。可是基于我們這樣的3D SLAM激光背包機器人的信號收集方法，根據(jù)精度厘米級的定位數(shù)據(jù)，疊加傳感器數(shù)據(jù)，再去構(gòu)建室內(nèi)定位方案，這完全是一個顛覆性的方法，我建議我們做室內(nèi)定位的同行可以考慮這樣的方法，而不是用簡單、粗略的這個位置和地圖數(shù)據(jù)。

　　這頁快速過吧。這個可不是一個固定點拼接出來的，這是移動中反向解算解出來的。這是室外的，一百畝的，機器人在上面走一圈，然后就拿出這個結(jié)構(gòu)圖來。這也是北京建筑大學(xué)校園，做這樣一個八字形的環(huán)繞行走，也就十幾分鐘時間，就可以獲得一百畝的土地上所有的地面全要素特征。所以用這樣的方法，可以非?？斓淖龀龈咔宓牡貓D數(shù)據(jù)，并且它是全要素的，比起一般的平面圖看起來，就表達(dá)比較多。這時做定位導(dǎo)航的應(yīng)用，它數(shù)據(jù)支撐就大不一樣了。這里，因為我們把光學(xué)系統(tǒng)和激光系統(tǒng)做了一個嚴(yán)格的標(biāo)定，所以在這樣的系統(tǒng)下面，我們得到的影像數(shù)據(jù)，是可以在上面做AR的。可以在里面虛擬標(biāo)注的，做這個導(dǎo)購，所有的室內(nèi)建設(shè)都可以在這個里面做AR。大家可能知道全景影像，如果沒有這個光學(xué)透視關(guān)系的話，只能是單點數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)圈瀏覽看一看。如果這里面有虛擬標(biāo)簽的話，到另外一個全景影像了轉(zhuǎn)圈看一看的話，原來這個虛擬標(biāo)簽就不能符合透視關(guān)系，這是不能做室內(nèi)的虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實的。而我們采集過來的具有高精度位姿匹配的全景影像數(shù)據(jù)就可以做。

　　我總結(jié)一下，我們核心就是3D SLAM激光背包式機器人，它采集各種豐富的傳感器數(shù)據(jù)，快速地生產(chǎn)和室外一樣的高精度地圖數(shù)據(jù)。這對我們所有的室內(nèi)應(yīng)用，都會有非常強大的支撐，我認(rèn)為這可能就是未來的趨勢。

　　因為時間的關(guān)系，這里非?？斓卣剮c感想。

　　第一個感想是我認(rèn)為沒有測繪級的高清室內(nèi)地圖，那么我們是很難把室內(nèi)定位導(dǎo)航這個應(yīng)用做大，可以想象如果我們有像室外一樣豐富的數(shù)據(jù)，我覺得完全可以對等地做起來的一個室內(nèi)產(chǎn)業(yè)，并迅速可以把這個產(chǎn)業(yè)做大。第二個這個室內(nèi)數(shù)據(jù)怎么獲取，必須是高效、高精度、低成本地去獲取，如果向傳統(tǒng)測繪方法的話，還是做不出來，因為太慢了，全國的室內(nèi)數(shù)據(jù)可能一輩子時間都做不來。第三個是我們認(rèn)為我們現(xiàn)在做出來的3D SLAM激光背包式的機器人，便捷的，高精度的這樣一個機器人，它剛好能解決現(xiàn)在我們產(chǎn)業(yè)在室內(nèi)定位以及其它室內(nèi)LBS應(yīng)用里面臨的這樣一個難題。所以正是因為這個問題可以解決，我覺得我們這個室內(nèi)LBS這個產(chǎn)業(yè)，未來應(yīng)該是有一個非常大的發(fā)展，應(yīng)該說我們肯定能迎來下一輪風(fēng)口。所以我們也會為此努力，大家共同為這件事情努力。好了，謝謝大家，占用大家時間了。