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中国测绘 | 延伸最后⼀⽶的可能性——访腾讯位置服务专家研究员袁义龙

2022-03-14 12:18

来源：澎湃新闻·澎湃号·政务

原创中国测绘学会中国测绘学会

本文内容摘自《中国测绘》2022年第2期

古往今来，“我在哪里”都是人类哲学的终极疑问。时空位置能让人类认识到自己身在何处，地处何方，清晰地认知自己。古代的定位方法大多就地靠天，利用日月星象判断自己的位置。当人类开始探索未知的大陆大洋时，“定位”“导航”的概念开始成型，定位、导航技术也随之而生，人们通过罗盘、指南针确定方向。

随着社会的进步和科技的发展，定位技术在技术手段、定位精度、可用性等方面均取得质的飞越。定位技术也逐步从航海、航天、航空、测绘、军事、自然灾害预防等“高大上”的领域逐步渗透社会生活的方方面面，与人们的日常生活密不可分。以我国为例，北斗系统从区域走向全球，面向全球各类用户提供全天候、全球卫星导航系统正式开通全天时为高精度、高可靠的定位、导航、授时服务。

定位可以按照使用场景的不同划分为室内定位和室外定位两大类，在室外，卫星定位技术和基站定位技术是室外定位技术的主流，已基本满足人们在室外场景中对位置服务的需求。但人的日常活动大多在室内进行，个人用户、服务机器人、新型物联网设备等大量的定位需求也发生在室内。

近年来，位置服务的相关技术和产业正从室外向室内发展。从室外走向室内，要跨越的最后一米到底有多“远”，这一米又需要哪些技术提升，蕴涵了多大的商业潜能？而从定位到导航，又需要哪些技术融合发展？

《中国测绘》杂志邀请到腾讯位置服务专家研究员袁义龙，为读者深度剖析从室外到室内的“最后一米”。

腾讯位置服务专家研究员袁义龙

从室外到室内无缝衔接

在室内的导航和位置服务需求不比室外定位的需求少。袁义龙在提及室内定位服务时，为记者举了许多室内定位技术的应用，最为常见的便是人们日常所逛的大型商场，他指出无论是购物时寻找店铺位置，还是购物后寻找车，人们经常在找位置中浪费大量的时间，室内定位和导航技术就能极大程度上缩减这样的时间成本和精力浪费。

室外定位技术日趋成熟，那为什么无法直接沿用室外空间中的定位技术呢？以室外空间主流的两大定位技术为例，卫星定位技术需要通过接收卫星提供的经纬度坐标信号来进行定位，而基站定位技术则是利用移动设备与不同基站建立联系，通过指纹定位原理进行精准定位。卫星定位受限于卫星信号的传输，在遮挡和室内区域会完全失效，基站定位受限于基站的部署密度，整体的定位精度在绝大多数场景下较差。

其次，室内环境相较于室外环境更为复杂多变。面对两者的区别，袁义龙认为室外定位可以说是一种普适的非区域化的定位，而室内定位则不然。“室外的建筑和道路的稳定度比较高，除非进行大规模的城市建设，否则环境是不会变化的。相比室外定位，室内定位面对的环境更加精细和多样。”袁义龙解释道。“比如，商场的布局会经常变动，而不同的布局又需要不同精度来分辨不同的特征。室内定位环境和布局多种多样，不同的大型室内空间和环境需要不同的室内定位技术来支持，一套方案难以满足覆盖所有室内的目标。”

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“室内外一体化导航的困难主要是在室内外无缝连接问题。”针对室内环境和室外环境的不同，袁义龙指出室内外一体化导航的难点。袁义龙通过近期腾讯位置服务新上线的“国贸智慧导航小程序”来为记者进行讲解。他介绍说，国贸智慧导航小程序是腾讯室内团队基于腾讯室内地图独有的小程序，具有原生室内外一体化地图及定位服务能力。其独特之处在于面向国贸中心各类场景提供导航、停车、找店、找信息等服务，场景包含写字楼、商城、酒店、公寓和会展等等。

正如袁义龙所提及的那样，不同的室内环境呈现不同的布局，需要通过不同的室内技术叠加运用。在国贸中心此类复杂、多样的室内场景下，腾讯位置服务团队通过航迹推算和多源融合方法，解决了车辆从室外到室内地库、行人从室外到室内商场等场景下的室内外一体化导航问题。

袁义龙说：“例如，顾客驾车到国贸商城内的李宁店铺，需要经过至少三个不同的场景，室外到商城，地库入口到车位，从车位到室内店铺。过去，驾车顾客必须要先导航到国贸，然后寻找地库入口进入地库找到停车位，最后通过导览图找到具体店铺。”现在，基于腾讯的室内外一体化导航方案，顾客可以利用小程序实现直接从室外到地库，然后从地库到店铺的一体化路线导航，收获更好的使用体验。

记者边随袁义龙的介绍边打开相应小程序，输入目的地，就可以清晰看到指引路线。导航中，还能够实时显示室内车辆实时定位和车位剩余情况；在不同场景的衔接点，小程序可以清晰地匹配基于不同方向、不同楼层为出发点的最近入口；进入室内，小程序会及时、详细地显示离使用者最近的扶手电梯，将室外的导航路线无缝衔接至室内。

国贸智慧导航小程序

除此之外，袁义龙也提及了室内定位所覆盖的硬件类型和成本问题。“像我们日常使用的智能手机，受限于手机能支持的硬件，现阶段能够支持的室内定位技术相对有限，如何提供低成本且普适的室内定位方案也是很大的挑战。”

多技术融合助力精准定位

室内定位发展至今，涌现了许多不同的定位方法。袁义龙说：“目前来看定位技术的种类有几十甚至上百种，而每种定位技术都有自己的优缺点和适用场景，没有绝对的胜负之分。”在他看来这些方法都各有各的优势之处，而在腾讯位置服务中常见的有指纹定位法、航迹推算法、三角测量法、多点定位法等几种技术。

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袁义龙分析道，指纹定位法的优势是几乎不需要参考测量点，定位精度相对较高；而航迹定位法的优势则在于数据稳定，无依赖。这两者的劣势也相对明显，指纹定位法在前期需要离线建立指纹库，工作量巨大，同时它很难自适应于环境变化较大的场景；而航迹定位法最大的痛点就是存在累积误差，定位精度随着时间增加而降低。

相对而言，目前三角测量法和多点定位法在腾讯位置服务中应用范围较广，精度也能满足需求。两者都是通过测量待测目标到已知参考点之间的角度或距离，从而确定待测目标的位置。它们都是腾讯位置服务在室内定位领域持续深挖的成果。

袁义龙提及在实际应用场景中，并不可能只采用单一的技术手段。“始终要牢记室内场景复杂多变的特性。”因此腾讯位置服务提供的室内定位导航服务都是基于以上多种技术的融合方案，通过融合技术提升在各类场景下的精度和稳定性，给用户提供更可靠的室内定位导航服务。

简而言之，腾讯位置服务会针对场景、需求、技术环境侧重使用不同的室内定位技术。以日常生活常见的应用场景举例，在医院诊所等，人们需要在立体空间即不同楼层精准寻找到具体科室位置，需要满足室内跨楼层精准定位、步行导航的需求，院方也需要实时监控人流，以合理分配医疗科室和设备；在大型商场，顾客从室外进入地库再进入地上商场，对于室内导航软件，就需要实现室内外一体化导航，室内外地图无缝衔接的目标。

袁义龙坦言现阶段室内定位技术也存在不少亟需攻克的难关。高精度室内地图的采集和制作相比室内底图更加复杂，存在众多的用户隐私和安全问题，需要协调产权方等多个第三方进行配合。完成一次采集和制作后，如果室内的环境和布局发生局部变化，要能够快速地感知并进行修改，目前可以通过部分用户众包的方式实现，但在精度上会随着时间逐步衰减。

实现室内定位，需要在每个需要定位的区域内采集大量数据，虽然现在有各种加快建立指纹库的方式，但还是得花不少时间，而且同样面临环境场发生变化的问题。所以目前主要还是应用在大型的商场、交通枢纽和医院等室内场所，缺少一种低成本大规模复制的方案。袁义龙表示未来，腾讯位置服务也会往这方向不断努力。

而近期新出现的音频定位技术，是一个新的突破口。袁义龙介绍说音频定位技术在保证高精度定位的同时较大幅度降低了成本。其原理是通过麦克风模块、音频处理模块、无线模块以及服务器之间的信号传递，位于终点的服务器根据接收到的时间差信息，计算智能终端的位置并反馈至智能终端,由智能终端显示当前位置并描绘运动轨迹，从而实现定位。新技术的不断发展更新为室内定位发展的无限可能奠定了基石。

多样方案赋予室内定位的更多可能

腾讯自930变革之后，成立云与智慧产品事业群，面向产业互联网，更多为传统行业进行赋能，重点关注对大型商场、交通枢纽、医院和仓储中心等复杂室内环境下的定位和导航技术，2019年上线的腾讯室内通就是腾讯位置服务就在室内定位持续深耕细作的成果。腾讯位置服务依托微信、微信小程序、腾讯地图、手机QQ等应用，为用户提供高精度、高可靠的室内定位和导航服务，将传统的借助人工引导、静态图导览方式，升级为类似室外导航的可持续定位、动态引导的实时精准体验。

在满足精度和稳定性的基本要求后，腾讯位置服务不断往深纵向挖掘室内定位的更多可能性。用户的室内导航体验感如何提升？如何整合更多有效信息？如何成为商家与顾客之间的桥梁？

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袁义龙指出除了室内外衔接点、室内外一体化路线规划体现无缝衔接，腾讯位置服务还在不同场景的地图做到了无感切换，通过室内外定位系统混合集成，在室内外都有精准的位置信息，以达到自动切换的效果。

地图的实时更新、简明易懂是用户体验感的一项重要指标。在室内地图方面，以国贸智慧导航小程序为例，腾讯位置服务基于各楼层平面图结合高度还原的3D渲染技术，不仅能高效地浏览地图数据，还能自动地识别出用户所在的建筑物和所在的楼层，呈现清晰可辨的地图效果，并能够做到多端上的地图渲染效果保持一致；同时多场景的特性化渲染，能够帮助用户快速识图、获取目标。提升体验感的过程，也是增加用户粘性的过程。

在不同应用场景，腾讯位置服务也针对性地为用户和合作对象搭载正向双赢的运营方案。针对大型商场，腾讯位置服务基于室内地图，升级营销地图帮助商场打通运营后台和地图优惠展现的通路，并且能够实现优惠的分享、收藏以及快速生成逛店路线等，帮助提高商户优惠曝光以及用户逛店效率。针对医疗机构、室内交通枢纽等场景，腾讯位置服务则利用室内热力图做到快速掌握人流热度，及时疏导人群或合理分流，以便为人们提供更好的服务和设施。