6月10-11日，北京國家會議中心，以“構(gòu)筑地理信息新生態(tài)”為主題的2015年全球地理信息開發(fā)者大會 (WGDC2015)在此拉開帷幕。

　　6月11日，WGDC2015-智慧城市峰會在北京國家會議中心4層報告廳舉辦。WGDC自2012年起開始舉辦，四年時間里，伴隨著中國地理信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，WGDC已經(jīng)成為位置與空間領(lǐng)域最具影響力的技術(shù)創(chuàng)新盛會。

　　其中智慧城市峰會一直都是WGDC分論壇中的主力，今年的智慧城市峰會更加精彩：來自政府部門、地理信息行業(yè)、規(guī)劃領(lǐng)域、互聯(lián)網(wǎng)、英國的嘉賓為我們分享了自己的觀點、案例和產(chǎn)品?，F(xiàn)場氣氛熱烈、精彩觀點迸發(fā)、掌聲不斷。

　　在智慧城市峰會中，北京華泰天宇科技有限公司總裁鄭勇帶來了主題為“室內(nèi)移動測量解決方案：SLAM”的精彩演講。

　　以下為演講實錄(未經(jīng)本人核實)：

　　鄭勇：謝謝大家，各位下午好，感謝3sNews，非常高興有這個機會跟大家交流。這兩天我們看了很多很多很令人激動的一些東西，一些產(chǎn)品，一些技術(shù)，比如另外一個論壇是傾斜攝影和無人機的論壇，傾斜攝影和智慧城市怎么發(fā)生關(guān)系呢?昨天我剛剛把奧運村的傾斜三維打開看了，我們看到鳥巢、水立方，之后到我們的會議中心。當(dāng)他的鼠標點到會議中心門口的時候，有人問你能不能進去?還有很多做街景的給大家街景看看的很好，街景到某個商場的門口，有人問你們能不能進去。還有很多移動互聯(lián)公司做智慧商場，包括做智慧建筑，需要精準的獲得二維或者三維地圖的依據(jù)，如何獲取，很多移動互聯(lián)，他們做智慧商場，地下停車場，如何獲取?所以，今天我跟各位探討的是我們室內(nèi)測量技術(shù)，如何用很高的效率盡快的得到室內(nèi)的二三維，這是我們今天探討的主題。

　　我會講的比較快，所以大家如果感興趣，可以關(guān)注我們的微信公眾號。我們室內(nèi)移動技術(shù)，其實主要是兩部分，一個是Mobile，一個是Indoor。移動測量不用多講了，移動測量就是迅速獲取海量數(shù)據(jù)的手段，我們老講大數(shù)據(jù)，其實大數(shù)據(jù)真正的基礎(chǔ)是什么?是一個能夠迅速的獲取海量數(shù)據(jù)的一個數(shù)據(jù)采集的技術(shù)手段。我們首先有了這種手段，能夠采集數(shù)據(jù)，后面才是數(shù)據(jù)應(yīng)用的問題。所以，這個數(shù)據(jù)獲取手段非常重要。我們今天講的就是這部分內(nèi)容。

　　移動測量能不能進入室內(nèi)?我們看了很多測量設(shè)備，包括傾斜攝影，其實也是一種移動測量，只是在天上的。室內(nèi)你們可能見的很少。這個可能是用的很多，一款非常好的室內(nèi)掃描的設(shè)備，激光三維掃描儀，它是相位的，所以掃描室內(nèi)非常合適。比如我用它掃整個國際會議中心，它的整個工作可能持續(xù)幾個月。我們的方案是什么?這是我們很早，2011年的時候最早的雛形，但那時候我們就叫移動，所以我們可以在室內(nèi)進行移動掃描。移動掃描和靜態(tài)的區(qū)別在哪兒?首先是效率，如果我只掃描一層，大概要幾個小時，我們?nèi)绻咭蝗?，大概一二十分鐘，這就是效率的問題，是幾十倍的對比。

　　在數(shù)據(jù)處理上面，當(dāng)你拿到一個室內(nèi)的靜態(tài)站的點云，可能有幾百上千個點云要拼起來，這個工作量非常巨大，現(xiàn)在有很多自動拼接的方式，但是跟操作人的技巧有很大關(guān)系。我們是沒有拼接的，一次性掃描出來的是完整的激光點云，所以我們在點云拼接上面效率會高幾十倍。大量的點云拼接之后，會造成漂移的誤差，因為我們是一次性直接成圖的完整的點云，所以我們沒有這個問題。還有我們會遇到靜態(tài)采集，它會遇到一些死角的問題，就是你掃描的東西是不可視的。我們有可能比如屏幕后面是我關(guān)注的東西，我擺在這兒沒有掃掉，如果意識到了，可以在這兒再加一站，掃了再拼起來，有的可能太多，就會漏了，我們不會發(fā)生這個問題。

　　這個不是我們做的效果圖，這是我們在實際掃描的時候?qū)崟r的一個畫面的圖。中間這個三角的位置就是我們掃描的移動設(shè)備，我在辦公樓里移動的時候，所有可掃描的東西都是可視的，走到哪兒能看到哪兒。這里面比如有一些遮擋，有一些點是擋住了，擋住這些點可能不關(guān)鍵，不是那么重要。如果重要的靜態(tài)的需要支一單過去，如果那邊需要掃，可能走一圈，可能多增加幾十秒的時間，效率非常高。所以，有了這套東西，所有你要掃描的建筑在你的掌控之內(nèi)，不會擔(dān)心丟一些死角。

　　這是移動，就是帶來效率上的提高，Indoor的部分。室內(nèi)移動為什么大家都不能做?它的瓶頸就在這兒，因為我在室內(nèi)沒有GPS，沒有位置，我怎么做?看看這個方案。這個是我很尊敬的一家業(yè)內(nèi)很有名的公司，我在這個公司前后待過將近十年，這是一款非常好的設(shè)備，首先是集成了一個整機，它本身IMU造價非常高，這種太昂貴的設(shè)備，可能在我們國內(nèi)很難普及。它自己有一套不錯的算法，它的算法里面要求你在同一個已知點上做初始化，做一次初始化是45分鐘，就是45分鐘不能工作，要停在那兒，這個對我們來說挺難接受，因為對我來說，45分鐘可以完成一棟樓了，沒有辦法能夠忍受它停在那里。

　　這是我們的做法，今天來的很多，我們有很多專家，包括有人到我們的展臺上說我五年前就搞過這個算法，我們只是把它真正做成一個商業(yè)化的產(chǎn)品。我們用的是SLAM，這是一個機器人上用的技術(shù)，這邊有一個激光頭。什么是SLAM?同步定位與制圖算法。什么叫同步定位與制圖，它把移動測量分成兩個部分，我們在做移動測量的時候，測量的掃描儀或者相機是做Mapping，Location的設(shè)備，所以我們必須加起來才能做結(jié)果。

　　同步是什么意思?我們用激光雷達獲取數(shù)據(jù)，同時用Mapping做Location。我們里面沒有GPS，也沒有IMU，它完全靠本身對環(huán)境的確定來定自己的位置。這是搞SLAM的專家對SLAM的解釋，SLAM就是一個測圖的過程，就是對你不熟悉的建筑，對熟悉的環(huán)境測圖。怎么理解呢?如果我現(xiàn)在站在這里邊，我想掃描這個大廳，當(dāng)我一個沒有定位的設(shè)備，我站在這里的時候，其實我不知道我在什么位置。

　　為什么機器人它一定能找到路徑，從這個門出去，不會走下去，因為機器人完全是對環(huán)境的判斷，它會判斷，走到這個位置會摔下去，這邊有人，我不能過去，然后怎么判斷?這種判斷就是一個測圖的過程。所以，我的設(shè)備開機之后，第一分鐘把它打開，迅速的呈現(xiàn)一個二維的平面圖根據(jù)環(huán)境，激光雷達掃了一個平面圖之后，我自然知道我處于平面圖的什么位置。當(dāng)我再走一步的時候，繼續(xù)掃描，繼續(xù)確定我的位置，同時把前面的位置記錄下來，這個就是SLAM。就是我在移動中根據(jù)環(huán)境定我的位置，反而把路徑記錄下來。

　　所以，SLAM是一個非常好的室內(nèi)的設(shè)備，其實不止室內(nèi)，我們在城市里，在建筑群，或者在很多林子遮擋很厲害的衡量下，GPS用的越好的空間，SLAM越是沒用的，GPS越困難，完全不能用的環(huán)境里，對SLAM來說，它是一個特別好的環(huán)境，我通過這個就可以定位。

　　那么，SLAM的一個數(shù)據(jù)處理的過程，是什么過程呢?它的第一步是我們先解算一個二維圖，剛才那個屏幕是一個實時的二維圖，這都是我們測的二維圖，然后它里面大量的工作做一個Auto-constraint，當(dāng)你比如想人的步數(shù)5公里，設(shè)備的掃描距離30米，我從這個地方往前走的時候，這個墻會掃很多遍，會有大量冗余的數(shù)據(jù)。所以，前兩天我們在群里討論，有人置疑你的精度怎么能達到，精度是這樣的，通過你大量的數(shù)據(jù)，你一定會想辦法進行校準，提高精度，這個就是大量數(shù)據(jù)，當(dāng)然在這個圖會非常難。

　　找到大量它是自動的，所以軟件處理都是自動的，在constraint會形成精準的二維圖，有了精準的二維圖后，我們在這上面處理三維的點云，所以為什么點云沒有拼接是一個整體，因為我們精準的框架，所以我們?nèi)S的位置是非常準的，是沒有漂移的，這是加了影像的效果，這個只是我放大了一個局部給大家看，我們精準二維圖看起來很好，包括那個圖，輸入到CAD可以直接用，但是它不是線畫圖，還是一個二維的點云，所有的放大了之后全是點的數(shù)據(jù)。

　　SLAM的現(xiàn)狀是怎么樣呢?全球有很多SLAM論壇，可能都是搞機器人，但是寫論文的很多，真正出成果的全球應(yīng)該不超過兩家。我曾經(jīng)工作的一個瑞士的公司，他們剛剛發(fā)布了一款SLAM的背包，那個細節(jié)大家可以去關(guān)注一下，他們SLAM真正要用的時候可能要到明年的2月份。這是我們的設(shè)備，我們的設(shè)備怎么配置?它有三個激光頭，一個可以向上掃270度，向下掃270度，中間這個激光頭，它就是我們所有的SLAM算法從它來的，它不參與三維的點云，它只是在做一個二維的平面，完全是做SLAM定位用的，所有的定位是從中間這個激光頭來的。

　　所以，我們后面有幾款同類的設(shè)備，它一定在中間某個位置，有一個水平的激光頭。再看這個圖的時候，可能之前是掃描到這里，其實剛剛相反，甭管掃還是不掃，墻就在這里，只不過因為你掃了它，才知道自己的位置，所以剛好是反過來的關(guān)系。剛剛講的是一個激光的SLAM，這個是影像的SLAM，有了SLAM影像的技術(shù)，可以允許你用很便宜的GPS和IMU低成本達到很高的精度。

　　講一下SLAM的產(chǎn)品系列，iMMS就是我們?nèi)S的設(shè)備，它的用處除了一些建筑，還有一些地方可以用，比如一些軍管的地區(qū)，對位置很敏感的區(qū)域，禁止使用GPS，這種情況下，我們可以用這種設(shè)備，這樣我們只提供一個三維的信息是不帶任何位置的。這個是可以的。它是整合了360度影像，影像的采樣監(jiān)測可以自己設(shè)，影像可以幫你提供色彩，可以提供彩色電云，還有能夠提供影像，幫你做3D的建模。這是我們商場的一個掃描，是一個閉合的結(jié)構(gòu)，所以這個精度是非常好的。主要的一些參數(shù)，它的精度是1厘米，激光雷達范圍30米。

　　這是另外一款設(shè)備，也是用SLAM算法，這個是所有的移動互聯(lián)公司，或者測試二維圖的最愛，這個設(shè)備和iMMS用的是完全一樣的技術(shù)，所以它上面有一個激光圖，只不過它用一個激光雷達進行SLAM算法，算它的二維圖，同時我們后處理提供精準的二維圖，所以屬于拿著走一圈，在室內(nèi)就能提供非常精準的二維地圖的設(shè)備，這個設(shè)備也是第一代，其實我們已經(jīng)停了，我們展臺上有新一代產(chǎn)品，有些人可能看到了。

　　這個基于iMMS是一樣的技術(shù)，用SLAM，但是它有一個區(qū)別，嵌入了一個AHRS的一個姿態(tài)校正，我是IMU提供它姿態(tài)的控制，因為這個設(shè)備如果拿在人的手里，走路的時候會有顛簸，我是用它修整姿態(tài)的，肯定不是用IMU進行定位的。常規(guī)的室內(nèi)測圖二維的方法，多數(shù)用手持的測距儀，它可以達到掃描，但是它的測量方式實際上精度很低，而且它要拼起來，所以它里邊會有很多你拼接的誤差。

　　我們是整體的一次性成圖，所以這個效率，高100倍，它不是一個準確值，但是越復(fù)雜的環(huán)境我們的效率越高，可能高到幾百倍。一個移動互聯(lián)的商場，兩萬平米的商場，你多久幫我測完，我說我不好估，因為我不知道你多復(fù)雜，我可以半天給你把最終結(jié)果測完，半天給你成圖。這個是在商場、超市、辦公樓等用處非常大，這個背包是一個示意性的，很多移動互聯(lián)的公司，這個背包是他們的最愛，他們希望不出現(xiàn)專業(yè)的設(shè)備，能夠幫他們輕輕松松出圖，我只需要背著包走一圈，就能夠把商場的二維圖精準的測出來。

　　這是另外一款產(chǎn)品，這是一個純影像的產(chǎn)品，但是你注意，我們跟別人不一樣，我們別人做博物館，我們看到很多場景，比如會議中心，把房間打開是一個360度的全景都可以看，它會設(shè)一個箭頭，一點切到另外一個廳，到無人機論壇，但是它是獨立的拍攝的，我們加了一個激光雷達，它用的和前兩款產(chǎn)品是一樣的技術(shù)，加了一個云拍，當(dāng)我停下來，按一下，拍八張，它是相機兩三千萬的效果是不能比的。

　　它最大的優(yōu)勢是我所有的照片都不是獨立的，我有一個姿態(tài)和位置信息在里邊。這個產(chǎn)品我們剛開始沒有做商業(yè)化，是給英國的一個奢侈品店設(shè)計的，奢侈品點虛擬店各實體店是一樣的，它的廣告是女孩逛商場，電話鈴響退出來的時候，發(fā)現(xiàn)她不是逛商場，是對著電腦。只有單獨點出這雙鞋，才彈出這雙鞋的三維模型。它有什么用?這個應(yīng)該是上海FI的作品，它用影像三維，用照片合成的三維，肯定是非常不錯的。但是，它的數(shù)據(jù)處理量巨大，要處理很久，連續(xù)影像就是我不需要把影像建三維，又可以實現(xiàn)這樣的效果。

　　這個是人民大會堂金色大廳的例子，當(dāng)時用掃描建模做的，后來我們探討，這種金色大廳只是展示，不需要量側(cè)，只需要視覺效果，是胡總他們做的，當(dāng)時好像做了很久。但是，如果用影像，可以做的非?？?，幾天的時間可以做完。

　　IMU老有人問，你們是不是集成了IMU，我們在新一代產(chǎn)品里面是集成了IMU。但是，我們不是把它作為一個獨立的導(dǎo)航定位系統(tǒng)，我覺得IMU它根據(jù)時間的漂移是沒有辦法在沒有位置的情況下把它修正，我覺得是很難的。IMU它提供瞬間的姿態(tài)，提供Pitch&Roll。它解決什么呢?一個是解決產(chǎn)品高程的變化。還有顛簸，大家可能看到一些故宮的照片，我們加了IMU能夠?qū)λ淖藨B(tài)進行糾正，很顛的情況下達到很平滑的數(shù)據(jù)。

　　同時，IMU后面我們可以做SLAM 3D。這是一個產(chǎn)品我認為是最完美的作品，它用SLAM 3D的作品，用了一個背包，一個很知名的公司發(fā)布了很類似的產(chǎn)品，但是如果你們有興趣，可以要求他們給你做一下測試，我估計很難。這個照片是我們在休斯大學(xué)做測試的效果，休斯大學(xué)也在做研究，我們整個測試做的非常好，我們只是沒有把它產(chǎn)品化，我們把產(chǎn)品做好之后，很快就可以出來。

　　看一下這個地下停車場的案例，很多人在找地下停車場的方案說非常難，不知道怎么做。其實非常容易。這邊是點云+影像的項目，它需要畫車位，把車位號標出來，我們通過匹配影像，很容易標特征點，輸入到CAD，直接可以成圖，我們做車位非常的容易，這是三維的。還有二維的地下車庫解決方案，比較復(fù)雜一點，但是整個從設(shè)備成本來說，二維的比三維的成本低很多。

　　這是對建筑的一個掃描，我們剛剛在南京掃了一個大的工廠，這種車間里面，很多的生產(chǎn)線，很多的設(shè)備，這種是靜態(tài)掃描的一個惡夢。它特別難，而這種環(huán)境是最適合我們的，我們只需要在里面走，你如果復(fù)雜，我們就多走一點，如果簡單就少走一點，基本走一圈可以完成任務(wù)。

　　這是故宮的數(shù)據(jù)，上面這張圖，這個邊界就是因為地面的起伏抖動所引起的。這是地鐵，還有人防工程，這是很狹長的，再長的掃描儀也掃不了太遠，所以可能拼接需要很多站，我們只需要沿著走一遍過去，整個隧道的模型就出來了。今天就講到這里，非常感謝大家的時間，如果大家有興趣可以關(guān)注我們的公眾號，或者跟我們聯(lián)系。謝謝大家！