我国车载移动测量装备市场发展初探

2017-08-09 索一凡，刘　利 勘测联合网

来源：《地理信息世界》2016年12月

作者：索一凡，刘　利

【摘要】车载移动测量技术和应用在国内迅速发展，本文介绍了国内外市场的主要车载移动测量产品，针对车载移动测量系统的核心部件及其主要性能，对我国车载移动测量装备市场发展现状和存在的突出问题进行初步研究，在此基础上提出了促进我国车载移动测量装备市场发展的几点建议。

【关键词】移动测量;车载装备;发展现状

0　引　言

移动测量技术是20世纪90年代兴起的一种快速、高效、无地面控制获取目标地物位置信息的测绘技术。车载移动测量技术，集成三维激光扫描仪、CCD相机、组合定位定姿系统(POS)等先进的传感器和设备，在车辆行进中，快速采集道路及道路两旁地物的位置和属性数据，实现地面移动摄影测量，是最先进的地面空间信息获取技术之一[1]。

目前，国内外对车载移动测量系统的研究绝大部分集中在技术和应用方面。由于车载移动测量系统技术在我国应用才刚起步，笔者通过现有文献资料库没有查到有关我国车载移动测量装备市场的有关研究成果，市场研究机构也还未对该市场加以关注。研究车载移动测量装备市场，弄清其发展现状和存在的突出问题，对促进其快速发展具有重要意义。

本文通过对当前国内外主要车载移动测量企业技术、产品、市场等进行网络调查，对国内有关企业进行电话调研等方式，对我国车载移动测量装备市场发展现状进行了研究，分析了存在的问题并提出了有关建议。

1　我国车载移动测量装备市场发展现状

1.1 总体概况

据美国知名市场研究机构Research and Markets最新研究报告显示，2015年，全球移动测量市场规模约为102.8亿美元，未来五年将实现20.9%的年复合增长率，截至2020年，预计将实现266亿美元的市场规模[2]。在全球移动测量市场中，北美占据最大的市场份额，预计在2015～2020年间将持续主导移动测量市场;亚太市场将有望呈现显著的增长势头，预计实现24%的年复合增长率[3]。

目前，车载移动测量装备在我国尚处在推广阶段，国内仅部分省级测绘部门、交通部门、互联网公司等配备车载移动测量设备，市场占有率比较低。我国市场上的车载移动测量系统主要为国外车载移动测量产品，包括拓普康公司的IP-S2系统、天宝公司的MX8系统、3D Laser Mapping公司的StreetMapper系统、Riegl公司的VMX系列、Optech公司的LYNX MDL系统、MDL公司的Dynascan系统，以及FGI的Roamer系统等。国内的车载移动测量产品主要有中海达公司推出的I-Scan车载移动测量系统、立得空间公司推出的LD2000系列车载移动测量系统、四维远见公司推出的SSW车载移动测量系统、武汉大学研制的WUMMS系统、山东科技大学研制的3DSurs系统等[4]。这些系统集成的CCD相机、惯性导航装置、激光扫描仪等核心传感器的情况见表1。

表1　国内外主要车载移动测量产品集成情况对比

国外车载测量系统大部分集成自主研发的传感器，国内公司的车载移动测量系统中，集成的全景相机大部分是自主研发设计，其余的主要传感器，除中海达公司集成自主研发的三维激光扫描仪以外，基本上集成国外公司生产的设备。

1.2 三维激光扫描仪市场

三维激光扫描测量技术是车载移动测量的重要核心技术，是一项创新性的数据测量手段，它克服了传统测量技术效率低、信息损失大、安全性差、劳动强度大、专业性高、难以推广应用的局限性，采用非接触主动测量方式直接获取目标地物的高精度三维激光雷达点云数据，能够对任意物体进行扫描，没有白天和黑夜的限制，快速高效地将现实世界的地物信息转换成易于计算处理的数据，最大程度地还原了真实的社会环境，信息量丰富、直观可视、便于使用、扩展性强[5]。

三维激光扫描仪属于高精尖设备，目前我国三维激光扫描仪市场基本由国外产品垄断。常见的车载三维激光扫描仪主要有Faro公司的Focus3D系列、拓普康公司的GLS系列、Optech公司的Lynx系列、Riegl公司的VZ系列、MDL公司的MDL Scanner系列等。国外仪器价格十分昂贵，有的甚至是国内产品的两倍。国产三维激光扫描仪产品已有较大的进步，在数字文化遗产、数字城市、地形测绘、形变监测、数字工厂、隧道工程、建筑BIM等领域逐步应用，代表产品有中海达公司的HS450、广州思拓力公司的X系列、杭州思看科技公司的HSCAN系列等。我国自主创新的车载三维激光扫描仪技术和产品研发还处于起步阶段，与国外的产品相比，其重要的零部件大部分依赖进口，测量精度和稳定性还有一定差距(见表2)，在售后服务体系和软件支持方面也还有待完善。

表2　国内外主要车载三维激光扫描仪对比

1.3 CCD相机市场

在车载移动测量系统中，集成CCD相机采集相关地物的影像，用于几何量测、制作全景影像以及激光点云数据着色。由多个CCD相机组合而成的全景相机是目前车载移动测量系统中使用广泛的影像采集传感器，可以获得180°水平或垂直半球面视场的信息，有的甚至可以获得360°全方位球面视场的信息。

目前，我国市场上国内公司自主设计的车载全景相机主要集成索尼、佳能、尼康等进口品牌的CCD数码相机，代表产品有中海达公司的IScan车载全景相机、立得空间公司的LD系列车载全景相机、四维远见公司的SSW系列车载全景相机等。国外厂商生产的全景相机主要集成CCD工业相机，代表产品有谷歌公司的九相机组合系列、Immerse Media公司的Dodeca系列、Pointgrey公司的Ladybug系列和DIY-Streetview公司的V系列全景相机等。

我国市场上的车载全景相机基本由国内公司自主集成，与国外产品相比，尽管其在影像分辨率(见表3)和采集速率方面还有一定差距，但目前已经广泛应用于地面移动测量、实景地图与导航地图制作、公路及铁路测量等多个领域。

表3　国内外主要车载全景相机对比

1.4 惯性导航装置市场

组合定位定姿系统(POS)为用户提供车载平台位置及姿态信息，主要由GPS和惯性导航装置组成，集成的传感器主要有GPS接收机，GPS天线，惯性测量单元、里程计等设备。GPS定位技术测量车载平台的位置数据，GPS天线以及惯性导航装置测量车载平台的姿态数据。

惯性导航技术在国防科技中占有非常重要的地位，目前国内自主研发的惯性导航装置有星网宇达的GI5651MEMS系列、中兴测控的CS-IMU系列、北京耐威科技的stim300，主要应用于航天、航空、航海及测量领域。当今国内市场上主流的车载惯性导航装置基本由国外公司生产，代表产品有IGI公司的StreetMapper 360系列、Applanix公司的POSLV系列、Novatel公司的SPAN系列等。国内中海达和立得空间等公司自主设计的组合定位定姿系统均集成国外生产的车载惯性导航装置。

1.5 软件市场

车载移动测量系统采集到的影像及激光雷达点云数据以内部特定格式存储,需要商家配套软件来读取和后处理,影像及点云数据处理软件具有数据编辑、可视化浏览、拼接、量测、建模、分类、纹理信息处理和坐标转换等功能。

市场上常见的点云数据处理软件有Optech公司的ILRIS-3D软件、莱卡公司的cyclone软件、Riegl公司的Riscan PRO软件等，影像数据处理软件有法国地球信息公司的Pixel Factory软件、美国ERDAS LLC公司的ERDAS Imagine软件、美国Research System INC公司的ENVI软件、中国测绘科学研究院与四维远见公司联合开发的CASM ImageInfo软件以及北京东方泰坦公司的TITAN Image软件等。国内部分研究机构和高校也对车载移动测量数据处理软件进行了研发与设计，但大部分还处在理论阶段，并未产品化。

2　存在的问题

2.1 政策扶持力度不足

伴随着3D建模和激光雷达技术的发展，对数据采集技术的需求大大增加，尤其是海量数据的采集生成技术显得尤为重要。然而，车载移动测量系统作为一种新兴高端测绘装备，在国内尚处于市场导入期，国产车载移动测量系统的核心部件大多为国外进口，市场占有率很低，我国车载移动测量系统市场基本被国外产品垄断，且价格较为昂贵，我国车载移动测量装备市场的发展急需政策扶持。当前，我国配备车载移动测量专业设备的单位与机构较少，仅部分省级测绘单位、交通部门、互联网公司等在使用，在政府采购测绘装备的过程中，对国产车载移动测量设备的倾斜和扶持力度还不够。国内车载移动测量数据生产和设备管理方式也不完善，其自主产品和数据应用缺少相应的政策支持和推广。

2.2 核心技术自主创新不强

我国车载移动测量核心技术，如多传感器集成、三维激光扫描、全景影像拼接及异源数据融合等，与发达国家相比还有较大差距。目前完整掌握其核心技术并实现产业化的厂商主要是美国天宝、日本拓普康及奥地利Riegl等外国公司。尽管国内一些高等院校和研究机构在此领域有着较为深厚的科研实力，但其技术水平仅停留在原型样机的阶段，还未实现产业化。目前，我国国产车载移动测量装备产品在精度、稳定性、数据处理技术及系统集成度等方面的性能还亟待提升。我国除自主集成的全景相机能占到一定市场份额外，激光扫描仪、IMU、GPS等核心传感器市场和配套应用软件市场还基本由国外产品占领。

2.3 应用急需拓展

在国外，车载移动测量技术已经广泛应用于交通、物流、媒体娱乐、制造业以及零售业中[3]。国内，车载移动测量技术主要应用于电子地图数据采集、城市部件采集以及高速公路管理等方面，其应用面相对狭窄，仅仅涉及交通、测绘及互联网的部分领域。此外，国内车载移动测量技术的应用大部分还仅仅局限于简单的地理信息数据获取，后续环节如数据处理、数据建库与成果应用等还并不完善。与云计算、物联网、移动互联网及大数据等高新技术的结合较少且不够深入。

3　建　议

3.1 加大政策支持力度，建立国产测绘设备采购名录

2014年，《国家地理信息产业发展规划(2014-2020年)》指出，要大力发展高端地面测绘装备、发展三维激光扫描仪、移动地理信息数据采集系统，国内市场占有率力争达到50%以上[6]。进一步推动国内车载移动测量设备规模化、产业化发展，离不开各级政府的政策支持。应重点加强对车载移动测量数据、技术、设备及人才等方面支持，建立高效精准的数据生产方式、科学化的设备管理方式。进一步加强政府采购对国产车载移动测量设备的支持，加快对国产车载移动测量设备进行系统评估，统一制定并发布车载移动测量设备性能指数，建立国产测绘装备采购名录，将车载移动测量设备政府采购与采购名录相结合，明确国家和地方项目中国产车载移动测量设备采购的最低比率[7]，提高国产车载移动测量装备的市场占有率。

3.2 着力加强关键技术创新，提高国产设备性能

车载移动测量系统集成多个传感器，对三维激光扫描仪、惯性导航装置等高精尖传感器的要求较高。应进一步鼓励国内企业对三维激光扫描仪、惯性导航装置及GPS等核心设备的自主研发与生产，围绕地理信息获取实时化、处理自动化智能化及服务网络化智慧化的需要，充分吸收并消化国外先进车载移动测量设备，并在此基础上进行二次创新，着力提升车载移动测量设备精度、稳定性、系统集成度等方面的性能，完善数据处理方式及售后服务体系。着力加强国内企业及科研机构对车载移动测量系统多传感器集成、三维激光扫描、全景影像拼接及异源数据融合等关键技术的创新，提高车载移动测量数据处理效率、准确性及自动化水平，降低测量成本。

3.3 拓宽应用范围，加强应急测绘保障应用

随着车载移动测量成果的推广和应用，其直观、易用、信息丰富等优点逐步体现并被越来越多的用户认可，其高效、实时、精确的观测手段满足测绘的基本要求。应加强与军事、测绘、交通、电力、水利、建筑、公安及通信等多部门之间的合作，建立起有效的国家与地方、部门与部门之间车载移动测量成果共享机制，促进车载移动测量技术在这些领域的应用。加强车载移动测量技术与云计算、物联网、移动互联网及大数据等高新技术的深入结合，拓宽其在三维数字城市、地籍测量、城市街景、城管部件普查、交通基础设施测量、矿山三维测量、航道堤岸测量及海岛礁测绘等领域的应用。尤其应加强车载测量技术在应急测绘中的应用，大幅提升应急测绘数据获取和处理，强化行业内外和军地之间的信息共享和联动应急，为自然灾害、突发公共安全等提供快速有力的应急测绘保障[8]。

4　结束语

当前，车载移动测量技术应用前景广阔，但我国车载移动测量装备的发展还处于起步阶段，极大地制约了我国车载移动测量市场的发展。大力加强政策扶持，加强核心技术创新，加强应用推动，是促进我国车载移动测量装备发展的重要手段。

参考文献

[1] 李德仁. 移动测量技术及其应用[ J ] . 地理空间信息,2006,4(4):1-5.

[2] 龙薇.全球移动测量市场未来年增长率21%，室内测量增速最快EB/OL].2016-01-11.[2016-3-11].

http://news.3snews.net/2016/0111/40329.html.

[3] 龙薇.全球移动测量系统之面面观[EB/OL].2015-09-28.[2016-3-11].

http://news.3snews.net/2015/0928/39498.html.

[4] 张智勇.全景移动测量系统及其应用前景展望[J].测绘通报,2014(3):79-81.

[5] 马立广.地面三维激光扫描测量技术研究[D].武汉:武汉大学,2005.

[6] 刘艾瑛.做大做强地理信息产业——国家测绘地理信息局副局长王春峰解读《国家地理信息产业发展规划》[J].国土资源,2014(9):46-47.

[7] 曹会超, 熊伟.浅议我国测绘地理信息装备国产化发展[EB/OL].2013-12-31.[2016-3-11].