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地形高程与海拔精度控制

为什么"高度"总是不准

在 AR 应用中，高度相关的问题频繁出现：

这些问题的核心是：地球没有一个"标准高度"。不同参考系下的"海拔"是不一样的。

四种高度参考系

参考系定义与 WGS84 的差异
WGS84 椭球一个数学上定义的理想椭球面官方 GPS 用这个，和真实地面差 0~50 米
大地水准面（Geoid）假想的"平均海平面"——全球重力等位面比 WGS84 椭球更接近真实地面，但仍有局部差异
地形表面（Terrain）该经纬度位置实际的地面高度谷歌 Elevation API 提供的就是这个
建筑屋顶（Rooftop）建筑物最高点的高度Google 街景 LiDAR + 建筑模型

Terrain Anchor 用的是第三种——地形表面高度。这是最接近开发者直觉的："我想把东西放在地面以上 1.5 米"。

Terrain Anchor 的高程数据来源

Google 从多个来源拼接出全球地形高度数据：

来源覆盖精度分辨率
SRTM（Shuttle Radar Topography Mission）全球陆地10~15 米30~90 米网格
ALOS World 3D全球~5 米12 米网格
街景 LiDAR街道路面和建筑亚米级点云级别
Google Earth Engine持续更新的卫星数据因地区而异10~30 米

把这些数据融合在一起，ARCore 的 Terrain Anchor 在大多数城市区域的地面高程精度在 1~5 米之间。

高程不准的常见原因

情况一：建筑密集区

街道两侧高楼林立时，Terrain 数据可能把"街道地面"和"屋顶"的高程搞混——Google 需要正确识别地形特征。高密度城市区域（比如香港、东京）精度可能下降。

情况二：山区/丘陵

SRTM 数据在陡峭山区的精度显著下降——分辨率只有 30 米网格，陡坡上的一个点和附近网格点的高程可能差十几米。

情况三：人工结构

桥梁、水坝、人工台地等结构的高度不在任何标准地形数据集里。Google 会用街景 LiDAR 补，但不是所有人工结构都覆盖。

情况四：海平面高度差

某些地区（尤其是岛屿或新填海区域）的地形高程本身就不准确——SRTM 是航天飞机测的，当时海平面和现在不同。

校正策略

策略一：VPS 定位时让手机靠近目标高度

VPS 定位不仅返回水平位置，也返回设备的当前高度。如果你的 AR 内容是给"站在地面上的人"看的，可以：

// 用户打开应用，让手机与地面平齐
val initialPose = arSession.earthCameraPose
val userGroundAltitude = initialPose.altitude  // 手机的 VPS 精确高度

// 用这个高度作为参考，计算 Terrain Anchor 的 altitudeAboveTerrain
val targetLat = 37.7749
val targetLng = -122.4194
val terrainAnchorAltitude = 0.0  // 先假设刚好在地面

// 创建 Anchor 后，观察实际渲染效果，可能需要 +2m 或 -3m 校正
// 把校正值做成可调参数让用户微调

策略二：给用户一个高度微调 UI

AR 内容放好后，让用户可以上下滑动调整高度（±5 米范围）。把校正值存到本地，下次自动使用。

策略三：结合 SLAM 地面检测

VPS 定位到大致位置后，ARCore 的本地 SLAM 会检测附近的几何平面。可以用这些平面的 Y 坐标来校正 Terrain Anchor 的高度：

val terrainAnchorPose = terrainAnchor.pose  // VPS 给出的位置

// SLAM 检测到地面平面
val groundPlane = session.getAllTrackables<Plane>()
    .firstOrNull { it.type == Plane.Type.HORIZONTAL_UPWARD_FACING }

if (groundPlane != null) {
    val slamGroundY = groundPlane.centerPose.translation.y
    val terrainAnchorY = terrainAnchorPose.translation.y

    // 用 SLAM 地面高度校正 Terrain Anchor 的 Y
    val correction = slamGroundY - terrainAnchorY
    terrainAnchor.pose = terrainAnchorPose.compose(
        Pose.makeTranslation(0f, correction, 0f)
    )
}

这种方法在 VPS 精度好的区域（亚米级）基本不需要，在精度差的区域效果明显。

策略四：用 Rooftop Anchor 处理特殊结构

如果你的 AR 内容是放在屋顶上的，直接用 Rooftop Anchor 而不是 Terrain Anchor——Google 会自动减去屋顶高程。

调试高程的实用技巧

在开发中怎么验证高度对不对

  1. 找地标参考：在一个有已知高度地标（如雕像、纪念碑）的位置测试，对比 AR 内容和地标的实际高度
  2. 多人比对：让多台设备在同一位置打开应用，观察 AR 内容高度是否一致
  3. 可视化高度差：调试时给 AR 内容加一个垂直方向的标尺，直观显示"距离地面还有多远"

Unity 中的高度调试

void Update()
{
    var geospatialPose = session.GetComponent<ARCameraManager>()
        .GetGeospatialPose();

    // 实时在屏幕上显示当前高度
    Debug.Log($"当前高度: {geospatialPose.altitude:F2}m, " +
              $"精度: {geospatialPose.altitudeAccuracy:F2}m");
}

与 Depth API 的配合

在 Terrain Anchor 位置启用本地 Depth API（如果设备支持），Depth API 的逐像素深度数据可以用来做近距离的高度校正——VPS 给的是大尺度定位，Depth API 给的是厘米级的局部表面细节。两者结合能实现：