全球商用遙感衛(wèi)星技術(shù)持續(xù)突破 “全產(chǎn)業(yè)鏈”競(jìng)爭(zhēng)開啟

在商用遙感衛(wèi)星技術(shù)領(lǐng)域，中國(guó)屬于“后來者”，但同時(shí)也在快速進(jìn)步，扮演著“追趕者”的角色。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，得益于技術(shù)的進(jìn)步和商業(yè)用途的開拓，我國(guó)商用遙感衛(wèi)星市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)大幕已經(jīng)拉開，未來5年至10年，這一領(lǐng)域?qū)⑼ㄟ^資源整合在競(jìng)爭(zhēng)中形成更多“發(fā)展紅利”。

全球商用遙感衛(wèi)星技術(shù)持續(xù)突破

2019年1月21日，“文昌超算一號(hào)”商業(yè)遙感衛(wèi)星在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心通過長(zhǎng)征十一號(hào)運(yùn)載火箭發(fā)射升空。作為海南省首顆上天運(yùn)營(yíng)的商業(yè)衛(wèi)星，該衛(wèi)星與長(zhǎng)光衛(wèi)星目前在軌的10顆衛(wèi)星并網(wǎng)運(yùn)行，專門為海南及南海區(qū)域提供遙感信息服務(wù)。

業(yè)內(nèi)人士分析認(rèn)為，全球遙感衛(wèi)星技術(shù)在過去幾十年時(shí)間里實(shí)現(xiàn)了快突破。

上世紀(jì)90年代冷戰(zhàn)結(jié)束后，各國(guó)各行各業(yè)對(duì)利用衛(wèi)星遙感圖像來獲取高質(zhì)量的地理空間數(shù)據(jù)的需求日益增加。美國(guó)商業(yè)航天部門迅速捕捉到這一商機(jī)，從20世紀(jì)90年代起不斷發(fā)射造價(jià)相對(duì)低廉的多顆商業(yè)遙感衛(wèi)星，并搶奪到了國(guó)際市場(chǎng)絕大多數(shù)份額。

不過，軍用偵察衛(wèi)星雖然分辨率高，但視場(chǎng)窄，商業(yè)遙感衛(wèi)星分辨率雖略低于偵察衛(wèi)星，但視場(chǎng)較寬。更為重要的是，隨著商業(yè)遙感衛(wèi)星分辨率、快速反應(yīng)能力、產(chǎn)品圖像質(zhì)量不斷提高，目前使用的最高分辨率的商業(yè)遙感衛(wèi)星，在技術(shù)水平上已超過許多國(guó)家擁有的軍用偵察衛(wèi)星。

在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展過程中，衛(wèi)星遙感技術(shù)的作用日益凸顯。DigitalGlobe公司中國(guó)區(qū)負(fù)責(zé)人宋常青介紹，從1999年開始，DigitalGlobe就發(fā)射商用衛(wèi)星IKONOS，2001年發(fā)射了QuickBird，2007年發(fā)射的World View系列的World View 1號(hào)，達(dá)到50cm分辨率;2008年發(fā)射了GeoEye-1;2014年發(fā)射了World View 3，分辨率達(dá)到30cm。商用遙感衛(wèi)星DigitalGlobe已經(jīng)在拍攝全球影像接近20年，累計(jì)存檔數(shù)據(jù)超過100PB的數(shù)據(jù)，超大型的影像存檔，各個(gè)時(shí)間段，全部衛(wèi)星群每天的采集能力超過300萬平方公里。

令人震撼的技術(shù)細(xì)節(jié)是，DigitalGlobe占據(jù)著業(yè)界目前商用遙感衛(wèi)星的最高分辨率——30cm，相當(dāng)于衛(wèi)星在離地球大概600多公里的軌道上，以每90分鐘轉(zhuǎn)一圈的速度運(yùn)行，能拍攝到筆記本大小物品的清晰影像。因?yàn)榧夹g(shù)優(yōu)勢(shì)，DigitalGlobe被多家國(guó)際組織、知名公司選為合作伙伴。

DigitalGlobe還有項(xiàng)獨(dú)門技術(shù)，能夠在濃煙密布的森林大火中找到火點(diǎn)。如果發(fā)生森林大火，濃厚的煙霧會(huì)阻礙衛(wèi)星的拍攝。但是DigitalGlobe的World View 3號(hào)衛(wèi)星擁有16個(gè)波段。通過特定的短波紅外光譜信息組合，能夠去除煙霧，透過煙霧看到下面的火點(diǎn)，指導(dǎo)政府部門盡快地找到火點(diǎn)位置，通過影像評(píng)估火災(zāi)程度等。

在商用遙感衛(wèi)星技術(shù)領(lǐng)域，中國(guó)屬于“后來者”，但同時(shí)也扮演著“追趕者”的角色。與先行國(guó)家相比，我國(guó)衛(wèi)星遙感技術(shù)起步大約晚了十年。1975年，我國(guó)成為世界上第三個(gè)掌握返回式衛(wèi)星技術(shù)的國(guó)家。上世紀(jì)80年代中期，我國(guó)利用該技術(shù)成功發(fā)射兩顆國(guó)土資源普查衛(wèi)星，初步滿足了對(duì)衛(wèi)星遙感信息的需求。

1999年我國(guó)發(fā)射的中巴地球資源衛(wèi)星01星，首次將CCD相機(jī)（電荷耦合器件）用于遙感衛(wèi)星。傳輸型數(shù)字遙感衛(wèi)星替代返回式遙感衛(wèi)星，大大拓寬了遙感應(yīng)用領(lǐng)域，成為其轉(zhuǎn)向民用的標(biāo)志。

中國(guó)科學(xué)院院士、武漢大學(xué)遙感信息工程學(xué)院院長(zhǎng)龔建雅介紹，經(jīng)過10多年時(shí)間的發(fā)展，通過不斷創(chuàng)新和攻關(guān)，我國(guó)遙感數(shù)據(jù)源得到了極大豐富，衛(wèi)星影像高精度無地面控制精確處理等技術(shù)也取得了突破。

與此同時(shí)，全球遙感衛(wèi)星的趨勢(shì)則是“更快、更廣、更精細(xì)”：2013年DigitalGlobe發(fā)射了拍攝分辨率46cm的GeoEye，2015年發(fā)射了云平臺(tái)，2016年發(fā)射的World View 4號(hào)衛(wèi)星，分辨率達(dá)到了30cm。

值得注意的是，如今國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上國(guó)外衛(wèi)星數(shù)據(jù)的價(jià)格開始大幅降低，分辨率低于2米的衛(wèi)星數(shù)據(jù)已基本退出市場(chǎng)。

市場(chǎng)“全產(chǎn)業(yè)鏈”競(jìng)爭(zhēng)開啟

最近5年時(shí)間，得益于越來越多的商業(yè)巨頭參與到衛(wèi)星發(fā)射行業(yè)以及微納衛(wèi)星和立方體衛(wèi)星的發(fā)射數(shù)量快速增長(zhǎng)，全球遙感衛(wèi)星數(shù)量快速增長(zhǎng)。根據(jù)美國(guó)憂思科學(xué)家聯(lián)盟（The Union of Concerned Scientists，UCS）發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，截至2018年10月，全球遙感衛(wèi)星數(shù)量達(dá)到684顆。

高技術(shù)、高投入、高密度、廣覆蓋、深應(yīng)用，這是全球商用遙感衛(wèi)星市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的核心領(lǐng)域。更為重要的是，商用遙感衛(wèi)星領(lǐng)域單一衛(wèi)星完全是“獨(dú)木不成林”的狀態(tài)，單一衛(wèi)星覆蓋范圍極其有限，掌握的數(shù)據(jù)微乎其微，只有建設(shè)高密度、廣覆蓋的衛(wèi)星群，才能占據(jù)市場(chǎng)的高端領(lǐng)域，形成自上而下對(duì)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的強(qiáng)勢(shì)技術(shù)“碾壓”。

DigitalGlobe透露的下一代衛(wèi)星計(jì)劃是，建設(shè)新的衛(wèi)星群World View Legion，計(jì)劃在2021年之前最少發(fā)射兩顆衛(wèi)星，完全由DigitalGlobe自行設(shè)計(jì)制造，并由SpaceX的獵鷹9可返回式火箭發(fā)射，最大限度地降低發(fā)射成本，同時(shí)可以成倍提高衛(wèi)星采集能力。

在布設(shè)“全球探頭”的同時(shí)，商用遙感衛(wèi)星也會(huì)充分利用大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，根據(jù)客戶需求進(jìn)行數(shù)據(jù)圖像的提取分析、趨勢(shì)研判等。

中國(guó)資源衛(wèi)星應(yīng)用中心主任徐文表示：“早期衛(wèi)星遙感以公益服務(wù)為主，不太注重挖掘數(shù)據(jù)的商業(yè)價(jià)值，缺乏對(duì)創(chuàng)新積極性的激勵(lì)，幾乎是用戶需要什么就提供什么。商業(yè)化以后機(jī)制則完全不同，除了為滿足用戶需求之外，還積極主動(dòng)挖掘數(shù)據(jù)的商業(yè)價(jià)值，擴(kuò)大市場(chǎng)?！?/p>

宋常青介紹說：“商用遙感衛(wèi)星需要大量的衛(wèi)星影像作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，同時(shí)還需要根據(jù)政府部門、資產(chǎn)管理公司、企業(yè)的需求，對(duì)建筑、物流、空間地理等進(jìn)行分析，進(jìn)而影像領(lǐng)域中推動(dòng)自動(dòng)駕駛、高清地圖形成、地質(zhì)結(jié)構(gòu)變化、氣象環(huán)境變化等，不僅可以在未來的自動(dòng)駕駛、高清地圖中全面呈現(xiàn)，更能夠在農(nóng)作物生產(chǎn)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、人群流向狀況、工業(yè)發(fā)展態(tài)勢(shì)等，提供從宏觀政策到微觀細(xì)節(jié)的研判和建議?！?/p>

在澳大利亞，與DigitalGlobe密切合作的客戶PSMA，通過高分辨率的衛(wèi)星影像，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)的算法，在3個(gè)月時(shí)間里，把澳洲全境的1300多萬棟建筑物都提取出來，形成了詳細(xì)的3D立體影像圖。如果按照傳統(tǒng)走街串巷的方式，3年至5年時(shí)間也未必能夠完成這一目標(biāo)。這些一手動(dòng)態(tài)更新的數(shù)據(jù)和信息，為保險(xiǎn)公司、通信電力企業(yè)、石油管道、水電地下管網(wǎng)建設(shè)企業(yè)提供了極其重要的應(yīng)用場(chǎng)景，大面積縮短了規(guī)劃建設(shè)的時(shí)間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)收集、設(shè)計(jì)、修改、增補(bǔ)時(shí)間。

深度應(yīng)用仍需打破橫向隔閡

業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略需要遙感衛(wèi)星提供智慧力量，各行業(yè)的遙感應(yīng)用需求旺盛。比如，在生態(tài)文明、“一帶一路”建設(shè)、軍民融合發(fā)展、科學(xué)防災(zāi)減災(zāi)等領(lǐng)域，都需要遙感技術(shù)和數(shù)據(jù)支撐。

據(jù)中國(guó)氣象局原副局長(zhǎng)許小峰介紹，目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)形成了氣象、海洋、高分、資源、環(huán)境等對(duì)地遙感觀測(cè)衛(wèi)星系列，商業(yè)遙感衛(wèi)星系列也發(fā)展得非常快。其中，作為全球?qū)Φ赜^測(cè)氣象衛(wèi)星的重要成員，我國(guó)風(fēng)云氣象衛(wèi)星已成功發(fā)射了17顆，目前有8顆在軌運(yùn)行，且每顆衛(wèi)星都獲得了大量遙感數(shù)據(jù)。

以“一帶一路”建設(shè)為例，“一帶一路”相關(guān)國(guó)家區(qū)域多為沙漠、海洋、高原、山地，暴雨、強(qiáng)對(duì)流、森林草原火情、沙塵暴等災(zāi)害損失是全球平均值的兩倍以上，遙感衛(wèi)星可對(duì)這些區(qū)域開展全天候、立體化觀測(cè)，清晰地捕捉災(zāi)害變化。

氣象災(zāi)害是自然災(zāi)害中占比最大的災(zāi)種，遙感技術(shù)可提供大范圍、高時(shí)效、直觀精確的各類產(chǎn)品，為氣象監(jiān)測(cè)發(fā)揮不可替代的重要作用。生態(tài)文明建設(shè)也迫切需要精細(xì)化的遙感服務(wù)，精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)植被變化、地表溫度、霧霾、沙塵、干旱、火情、水情等。

遙感衛(wèi)星領(lǐng)域的專業(yè)人士認(rèn)為，從國(guó)家戰(zhàn)略布局、政府部門應(yīng)用，以及商業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用來看，遙感衛(wèi)星的發(fā)展亟待解決兩個(gè)方面的問題：一方面是實(shí)現(xiàn)政府各部門的信息共享、互聯(lián)互通，另一方面則是實(shí)現(xiàn)深度開發(fā)應(yīng)用，這就需要盡快打破衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)分散在氣象、海洋、環(huán)境、減災(zāi)、測(cè)繪、地震等各個(gè)部門的現(xiàn)狀，盡快實(shí)現(xiàn)信息互聯(lián)互通和共享。

打破信息互聯(lián)互通壁壘的深層含義在于：既要將分散的遙感數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為各行業(yè)、各部門、每個(gè)科技人員都能方便獲取和使用的數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)多星多源多種遙感數(shù)據(jù)融合共享，同時(shí)又要將數(shù)據(jù)結(jié)合人工智能、機(jī)器人的方式，實(shí)現(xiàn)更廣范圍的應(yīng)用。

2010年，我國(guó)啟動(dòng)高分辨率對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)重大專項(xiàng)，目前共有6顆民用高分系列衛(wèi)星在軌運(yùn)行，其中2014年發(fā)射的高分二號(hào)首次在國(guó)產(chǎn)遙感衛(wèi)星中達(dá)到了亞米級(jí)分辨率。

隨著一批高性能指標(biāo)的遙感衛(wèi)星投入應(yīng)用，國(guó)產(chǎn)遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)得到了用戶認(rèn)可，尤其是高分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)從市場(chǎng)占比幾乎為零開始逐漸提高。徐文說，如今我國(guó)中低分辨率數(shù)據(jù)基本實(shí)現(xiàn)自給自足，高分辨率數(shù)據(jù)已占到國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的85%左右，并進(jìn)入歐盟等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)市場(chǎng)。

2018年全球衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)規(guī)模約為3200億美元，遙感僅占不到1%，商業(yè)化程度尚處培育階段。

業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，商業(yè)遙感衛(wèi)星在全球是一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)、朝陽產(chǎn)業(yè)，同時(shí)有國(guó)家大力支持、企業(yè)大量參與、跨行業(yè)技術(shù)整合，云技術(shù)、人工智能、機(jī)器人等領(lǐng)域參與其中，形成了強(qiáng)大的資源整合能力，產(chǎn)生了更高的效率。數(shù)據(jù)收集更加龐大、應(yīng)用范圍更廣、成本日益降低，能夠大幅降低原先的遙感影像使用門檻。

宋常青說：“這意味著有更多的領(lǐng)域能夠在同行、同業(yè)、跨行業(yè)、跨地域、跨學(xué)科進(jìn)行分享，將成為高技術(shù)分享的‘發(fā)展紅利。”