6月16日，第五屆“地理信息開(kāi)發(fā)者大會(huì)”(World Geospatial Developers Conference，WGDC)會(huì)議第二天，WGDC2016創(chuàng)客分論壇開(kāi)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)?lái)挑戰(zhàn)的同時(shí)，也成為了行業(yè)迅速發(fā)展的內(nèi)驅(qū)力。

　　在今日開(kāi)幕的創(chuàng)客專(zhuān)場(chǎng)中，佟國(guó)峰教授做了主題為“3D SLAM激光背包測(cè)繪機(jī)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(shí)錄(尚未經(jīng)本人核實(shí))。

　　佟國(guó)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(gè)演講嘉賓名冊(cè)了，原計(jì)劃今天是我的同事來(lái)講，臨時(shí)他有事，不能來(lái)了，于是昨天我接到這樣一個(gè)任務(wù)，所以今天我就來(lái)，親自來(lái)講，給大家分享一下我們工作成果。

　　我叫佟國(guó)峰，我是做機(jī)器人的。目前室內(nèi)定位非?；?，這個(gè)行業(yè)也非常有爆發(fā)的潛力，我覺(jué)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(gè)事情，之前我看了一個(gè)研究報(bào)告，說(shuō)現(xiàn)代社會(huì)人的活動(dòng)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(shí)都是從室內(nèi)產(chǎn)生，這個(gè)基于室內(nèi)的LBS服務(wù)，也就產(chǎn)生了非常大市場(chǎng)。無(wú)論是對(duì)我們消費(fèi)者這種2C的用戶(hù)，還是對(duì)一個(gè)企業(yè)級(jí)的2B的用戶(hù)，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(shuō)了，因?yàn)閯偛趴唇裉煅葜v名冊(cè)，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(gè)一百億美元的市場(chǎng)，全球一百億的規(guī)模的室內(nèi)服務(wù)需求，這是一個(gè)非常大的產(chǎn)業(yè)。我們可以看這個(gè)圖，直到現(xiàn)在，到2015年的時(shí)候，事實(shí)上整個(gè)市場(chǎng)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(shuō)好的一方面是說(shuō)明這個(gè)市場(chǎng)未來(lái)還有非常大的成長(zhǎng)空間，有非常大的潛力。另一方面我分析，是不是我們這個(gè)行業(yè)，也面臨一些瓶頸的問(wèn)題，所以沒(méi)有發(fā)展起來(lái)。這里基于這個(gè)問(wèn)題，我就做了一些研究，這里我就從技術(shù)層面來(lái)跟大家探討一下，有可能存在哪些方面的問(wèn)題。

　　因?yàn)楸旧砦沂亲鰴C(jī)器人的，接觸這個(gè)行業(yè)時(shí)間也不是很長(zhǎng)，所以我接觸到的這個(gè)關(guān)于室內(nèi)定位地圖數(shù)據(jù)的時(shí)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(gè)室外地圖應(yīng)用非常的普及，可以說(shuō)已經(jīng)到了一個(gè)盡人皆知的狀態(tài)。我覺(jué)得一方面原因可能是因?yàn)槭彝獾牡貓D數(shù)據(jù)來(lái)源非常豐富，因?yàn)闇y(cè)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(lái)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(gè)好廚子要炒出一個(gè)好菜的話(huà)，必須食材質(zhì)量要高，種類(lèi)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(chǎng)非常大，非常成熟，跟室外測(cè)繪地理信息行業(yè)發(fā)展的成熟度直接相關(guān)。

　　反觀(guān)我們?cè)谑覂?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(jī)上顯示一個(gè)類(lèi)似導(dǎo)購(gòu)圖的這樣一個(gè)東西，示意性給使用者關(guān)于位置方向的信息。很多時(shí)候這是不專(zhuān)業(yè)的。有些地圖是從商場(chǎng)里的平面導(dǎo)購(gòu)圖上偷拍出來(lái)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(gòu)圖沿縱向拉伸，實(shí)現(xiàn)一個(gè)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(lái)源，從數(shù)據(jù)的表現(xiàn)力，從數(shù)據(jù)能提供的信息來(lái)看的話(huà)，還是有非常大的差距。我覺(jué)得這應(yīng)該是咱們室內(nèi)定位和室內(nèi)LBS這個(gè)產(chǎn)業(yè)沒(méi)有快速成長(zhǎng)，沒(méi)有向室外應(yīng)用這么廣泛的被接受的一個(gè)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(kāi)手機(jī)，各種各樣的應(yīng)用查詢(xún)，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(huà)，我覺(jué)得這個(gè)室內(nèi)定位的市場(chǎng)也好，室內(nèi)其它服務(wù)市場(chǎng)也好，就可以非常快的發(fā)展起來(lái)。所以我覺(jué)得室內(nèi)沒(méi)有豐富的地理信息數(shù)據(jù)是室內(nèi)LBS市場(chǎng)不能快速發(fā)展的一個(gè)很重要的原因。

　　那么另外一個(gè)問(wèn)題，可能是第一個(gè)問(wèn)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(méi)辦法像室外那樣獲得海量的室內(nèi)地圖數(shù)據(jù)。實(shí)際上在室內(nèi)地圖生產(chǎn)這個(gè)環(huán)節(jié)上面，我們面臨很大技術(shù)的難點(diǎn)。因?yàn)槲覀冎朗彝獾貓D都是做大地測(cè)繪的人來(lái)搞，它這個(gè)做這個(gè)室外地圖的時(shí)候，基于的是大地測(cè)繪的原理，都基于衛(wèi)星的定位導(dǎo)航系統(tǒng)，來(lái)給出測(cè)量點(diǎn)定點(diǎn)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(duì)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(wú)人機(jī)飛，還是用天上的衛(wèi)星航拍影像合成，還是用地面的這個(gè)激光掃描車(chē)移動(dòng)測(cè)繪，由于有絕對(duì)的位置信息可以依賴(lài)，所以可以非常快速地生產(chǎn)室外的地圖數(shù)據(jù)成果。

　　然而在室內(nèi)的時(shí)候，這種情況完全變了。室內(nèi)沒(méi)有任何絕對(duì)參考位置信息，你在室內(nèi)做測(cè)繪的時(shí)候，應(yīng)該說(shuō)是無(wú)依托無(wú)參考的這樣一個(gè)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(huà)，原有的在室外用的測(cè)繪手段和測(cè)繪設(shè)備全部失效了，因?yàn)槟銢](méi)有GPS信號(hào)了。那么如果這個(gè)情況下，還想得到高精度室內(nèi)地圖的話(huà)，就需要采用非常傳統(tǒng)的測(cè)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(lái)進(jìn)行測(cè)量，效率就極端地低了。

　　當(dāng)然，我們做室內(nèi)定位的一些廠(chǎng)家和從業(yè)人員，可能就換成一些更簡(jiǎn)潔更低成本的方式來(lái)做，比如說(shuō)這里面，你可以和業(yè)主單位來(lái)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(gè)示意圖。然而，所有的室內(nèi)環(huán)境，都是經(jīng)過(guò)竣工之后二次裝修以后的一個(gè)布局，所以用竣工圖來(lái)模擬，應(yīng)該說(shuō)還是有非常大誤差的。我剛才講了，還有人拿相機(jī)到別人已經(jīng)做好的樓層導(dǎo)購(gòu)示意圖上拍一張照片，回來(lái)以后稍微調(diào)整一下這個(gè)視角，然后就拿過(guò)來(lái)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(shuō)嚴(yán)格意義上那根本就不是測(cè)繪地圖，而只不過(guò)是在技術(shù)手段上不能達(dá)到要求的情況下沒(méi)辦法將就一下用而已?？傮w來(lái)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(jué)得目前的地理信息行業(yè)沒(méi)有什么好辦法。所以我們就針對(duì)這個(gè)瓶頸問(wèn)題來(lái)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(shí)很簡(jiǎn)單，開(kāi)發(fā)了研制了一個(gè)3D激光背包式測(cè)繪機(jī)器人。剛才我講了我是做機(jī)器人的，我是把機(jī)器人里面最核心的技術(shù)SLAM技術(shù)，用到這個(gè)行業(yè)，在室內(nèi)無(wú)依托的環(huán)境下，采用機(jī)器人自主建模這樣一個(gè)技術(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)在室內(nèi)地圖數(shù)據(jù)的快速生產(chǎn)這樣一個(gè)任務(wù)。

　　任何一個(gè)移動(dòng)的機(jī)器人，它一定是自主移動(dòng)的，如果它是操控的，那就叫遙控車(chē)。如果機(jī)器人想實(shí)現(xiàn)自主移動(dòng)的話(huà)，最核心的任務(wù)，就是必須第一要知道我在哪里，周?chē)沫h(huán)境是什么樣子;另外環(huán)境這個(gè)樣子，我必須要根據(jù)我與環(huán)境之間的關(guān)系，計(jì)算出我的位置在哪里，這個(gè)機(jī)器人一定要知道，這就是SLAM技術(shù)，一個(gè)機(jī)器人自主定位和繪制地圖的技術(shù)。當(dāng)然這樣的問(wèn)題，對(duì)我們搞機(jī)器的人來(lái)講不是一個(gè)問(wèn)題，這是個(gè)研究了幾十年的一個(gè)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(gè)很成熟的技術(shù)。

　　應(yīng)該說(shuō)這個(gè)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(cè)繪地理信息行業(yè)里要在室內(nèi)進(jìn)行測(cè)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(guò)機(jī)器人采取環(huán)境特征點(diǎn)，根據(jù)特征點(diǎn)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(jī)器人，上面有兩個(gè)激光頭，一個(gè)控制器，有一個(gè)電源單元，當(dāng)然這個(gè)操作人員背負(fù)它行走時(shí)，還可以利用手持的平板電腦實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀況，對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制。因?yàn)槲覀兺ㄟ^(guò)平板電腦可以看到自己移動(dòng)的位置，采集覆蓋的環(huán)境，對(duì)自己的工作進(jìn)展情況有一個(gè)宏觀(guān)的認(rèn)識(shí)。

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

　　因?yàn)椴捎脵C(jī)器人技術(shù)，所以自動(dòng)化程度和工作效率是非常高的，我們每小時(shí)可以采集兩萬(wàn)平方米的數(shù)據(jù)。大約什么概念，像這個(gè)，咱們今天會(huì)議所在的這個(gè)國(guó)家會(huì)議中心，如果做一層移動(dòng)掃描的話(huà)，可能也就用十分鐘，走一圈就結(jié)束了，整個(gè)這個(gè)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(gè)十萬(wàn)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?yàn)槲覀冇?D 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(guò)程一氣呵成。這是機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。

　　這個(gè)是演示一段現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集的一個(gè)狀況，我們工作人員背負(fù)這個(gè)設(shè)備，在地下停車(chē)場(chǎng)，完全無(wú)依托無(wú)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(chē)可能一下就失效了，我們背負(fù)的方式的通過(guò)性和機(jī)動(dòng)性就非常好，可以任意通過(guò)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(gè)扶梯直接到二樓，像逛街一樣，再找個(gè)樓梯，繼續(xù)上三樓，不用停，沒(méi)有關(guān)系，因?yàn)槲覀兪?D SLAM技術(shù)。

　　我們的激光背包機(jī)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(chǎng)，幾萬(wàn)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(xiàn)是行走的軌跡，這樣走，然后這個(gè)亮點(diǎn)是設(shè)備上面裝有全景相機(jī)，自動(dòng)去觸發(fā)拍照，這個(gè)全景球形影像，搞街景的都知道，把這個(gè)引到室內(nèi)來(lái)，當(dāng)然這是一個(gè)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(méi)什么區(qū)別了。

　　今天我們這里面有很多人是做定位的，我們?cè)跈C(jī)器人上面可以加Wi-Fi和地磁傳感器。這些傳感器加到機(jī)器人上面?，F(xiàn)在典型采集定位數(shù)據(jù)的方法，比如說(shuō)采集Wi-Fi指紋數(shù)據(jù)，需要手持這個(gè)設(shè)備走到一個(gè)地方停一下，四處看，其實(shí)你這個(gè)采集定位數(shù)據(jù)的位置是你不知道的，怎么辦呢?拿一個(gè)地形圖，拿一個(gè)示意性的室內(nèi)地圖，看一下，這里有沒(méi)有墻角，大約看一下自己的位置，其實(shí)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(gè)東西再去做定位數(shù)據(jù)，你想一想，在錯(cuò)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(gè)定位數(shù)據(jù)生產(chǎn)的框架，整個(gè)是錯(cuò)誤的?？墒腔谖覀冞@樣的3D SLAM激光背包機(jī)器人的信號(hào)收集方法，根據(jù)精度厘米級(jí)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(gè)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(jiǎn)單、粗略的這個(gè)位置和地圖數(shù)據(jù)。

　　這頁(yè)快速過(guò)吧。這個(gè)可不是一個(gè)固定點(diǎn)拼接出來(lái)的，這是移動(dòng)中反向解算解出來(lái)的。這是室外的，一百畝的，機(jī)器人在上面走一圈，然后就拿出這個(gè)結(jié)構(gòu)圖來(lái)。這也是北京建筑大學(xué)校園，做這樣一個(gè)八字形的環(huán)繞行走，也就十幾分鐘時(shí)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，可以非常快的做出高清的地圖數(shù)據(jù)，并且它是全要素的，比起一般的平面圖看起來(lái)，就表達(dá)比較多。這時(shí)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?yàn)槲覀儼压鈱W(xué)系統(tǒng)和激光系統(tǒng)做了一個(gè)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?？梢栽诶锩嫣摂M標(biāo)注的，做這個(gè)導(dǎo)購(gòu)，所有的室內(nèi)建設(shè)都可以在這個(gè)里面做AR。大家可能知道全景影像，如果沒(méi)有這個(gè)光學(xué)透視關(guān)系的話(huà)，只能是單點(diǎn)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(huà)，到另外一個(gè)全景影像了轉(zhuǎn)圈看一看的話(huà)，原來(lái)這個(gè)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(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的。而我們采集過(guò)來(lái)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(jī)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(duì)我們所有的室內(nèi)應(yīng)用，都會(huì)有非常強(qiáng)大的支撐，我認(rèn)為這可能就是未來(lái)的趨勢(shì)。

　　因?yàn)闀r(shí)間的關(guān)系，這里非?？斓卣剮c(diǎn)感想。

　　第一個(gè)感想是我認(rèn)為沒(méi)有測(cè)繪級(jí)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(gè)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(jué)得完全可以對(duì)等地做起來(lái)的一個(gè)室內(nèi)產(chǎn)業(yè)，并迅速可以把這個(gè)產(chǎn)業(yè)做大。第二個(gè)這個(gè)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(cè)繪方法的話(huà)，還是做不出來(lái)，因?yàn)樘?，全?guó)的室內(nèi)數(shù)據(jù)可能一輩子時(shí)間都做不來(lái)。第三個(gè)是我們認(rèn)為我們現(xiàn)在做出來(lái)的3D SLAM激光背包式的機(jī)器人，便捷的，高精度的這樣一個(gè)機(jī)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(gè)難題。所以正是因?yàn)檫@個(gè)問(wèn)題可以解決，我覺(jué)得我們這個(gè)室內(nèi)LBS這個(gè)產(chǎn)業(yè)，未來(lái)應(yīng)該是有一個(gè)非常大的發(fā)展，應(yīng)該說(shuō)我們肯定能迎來(lái)下一輪風(fēng)口。所以我們也會(huì)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(shí)間了。