卫星遥感应用现状及商业化前景

我国卫星遥感应用现状及商业化前景近年来，在国家政策和体制的推动下，卫星产业逐渐走向“军、民、商”的 融合，商业化趋势日益明显。卫星通信、卫星导航已经在市场上逐步站稳脚跟， 产业初具规模， 与前两者相比， 卫星遥感的商业化步伐稍微缓慢， 产业化应用还 有待进一步开拓。一、我国卫星遥感应用现状相比传统的信息获取手段，卫星遥感不仅能获得更广泛和海量的信息资源， 在信息的可靠性和准确性方面更是有了质的飞跃， 而且这些信息的获取是建立在 效率更高、成本更低的基础之上的，为决策部门的工作带来了前所未有的高效、 便利。目前，遥感技术的应用已经相当广泛， 应用程度也在不断加强。 卫星遥感 已经在土地利用、 城市化及荒漠化监测； 农作物、 森林等可再生资源的监测和评 估、灾害监测和环境监测；对道路、建筑工程的设计、选址；城市规划、土地管 理、工程评估等方面发挥着越来越重要的作用。 在考古、野生动物保护、 牧场管 理等各个领域也得到了不同程度的应用。 随着遥感技术的不断发展， 其应用潜力 得到了进一步挖掘， 在精细农业、 环境评价、 数字城市等新领域， 遥感技术将发 挥重要作用，另外，GIS技术，虚拟现实技术、GPS技术、数据库技术等的快速 发展为遥感技术的广泛应用提供了技术支持。中国遥感技术起步于 20 世纪 70 年代末， 20 多年来，国家非常重视遥感技 术的发展，连续四个五年计划都把遥感技术作为国民经济建设 35 项关键技术之 一。到目前为止， 我国已经成功发射了 18颗返回式卫星，并成功回收 17 颗，为 资源、环境研究和国民经济建设提供了宝贵的空间图像数据， 在我国国防建设中 也起到了不可替代的作用。 我国自行研制和发射了包括太阳和地球同步轨道在内 的 6 颗气象卫星。 气象卫星数据已在气象研究、 天气形势分析和天气预报中广为 应用，实现了业务化运行。 1999年 10月我国第一颗以陆地资源和环境为主要观 测目标的中巴地球资源卫星发射成功， 结束了我国没有较高空间分辨率传输型资 源卫星的历史， 已在资源调查和环境监测方面实际应用， 逐步发挥效益。 我国还 发射了第一颗海洋卫星， 为我国海洋环境和海洋资源的研究提供了及时可靠的数 据。 2005年 10月 27日，北京一号小卫星在俄罗斯普列谢斯克卫星发射场成功 发射，为国内外遥感应用用户提供了充足和丰富的多广谱和全色遥感影像产品。除了上述已发射的遥感卫星外， 我国还先后成立了国家遥感中心、 国家气象 卫星中心、 中国资源卫星应用中心、 卫星海洋应用中心和中国遥感卫星地面接收 站等国家级遥感应用机构。 同时，国务院各部委及省市地方建立了 160 多个省市 级遥感应用机构。 这些遥感应用机构广泛地开展了气象预报、 国土调查、 作物估 产、森林调查、地质找矿、海洋预报、环境保护、灾害监测、城市规划和地图测 绘等遥感业务， 并且与全球遥感卫星、 通信卫星和定位导航卫星相配合， 为国家 经济建设和社会主义现代化提供了多方面的信息服务。 时下，我国卫星遥感应用 领域不断拓展， 已经在农业、 林业、国土、 水利、城乡建设、 环境、测绘、交通、 气象、海洋、地球科学研究等方面得到广泛应用。 遥感技术在我国国土资源大调 查、西气东输、南水北调、三峡工程、三河三湖治理、退耕还林、防沙治沙、交 通规划与建设、海岸带监测及海岛测绘、300 万平方公里海洋权益维护及区域经 济调查管理等重大工程建设和重大任务中发挥了不可替代的作用。 国家级农情遥感监测系统、 沙尘暴的卫星遥感监测与灾情评估系统、 数字城 市空间信息管理与服务系统、全国城乡规划和风景名胜区规划管理动态信息系 统、气象卫星与海洋卫星综合应用系统等一批行业运行系统相继建成， 为各级部 门了解和及时掌握情况提供信息支撑。不可否认，我国在遥感卫星应用方面取得了不小的进展， 但也面临不少难题。第一、 对国外卫星依赖过大，空间信息资源严重缺乏70 年代，我国遥感 卫星应用研究 与生产领域所 利用的信息资 源主要是 Lan dsat MSS资料；1986年中国遥感卫星地面站建成后，主要是利用 Lan dsat TM 资料，少量的引进SPOT JERS-1、ERS-1,航天飞机，前苏联卫星资料等；可以 说 ，我国的卫星遥感资料主要是地面回收型的摄影资料，对国外卫星资源的依 赖过大。然而，就目前的情况来看， 虽有大量的对地观测卫星将要发射， 但能够 在全球范围内不间断地给广大用户提供资源开发和环境监测方面信息的卫星却 不多。一方面近年来遥感商业化趋势日益明显， 商业化的运行机制使数据的价格 居高不下。另一方面，当前遥感商业化的一种倾向是追求高分辨率和超高分辨率。 以美国的Space Image卫星为例，它的空间分辨率为 1m,尽管它采用超大规模 CCD线阵器件作为探测器，也只能获得约15km的地面覆盖宽度，与陆地卫星185km 带宽 16天一个回归周期比，这颗高分辨率卫星的重复周期要接近 200天，加之 云雾等天气条件的影响， 要获得某一个特定地区的数据实属不易， 而要得到重复 数据则更为困难。由此可见，我国遥感信息资源紧张的局面在短期内将难以缓解。 另外，从数据价格来看，我国引进的 Landsat TM 资料，在国际上每景销售价格 为 4300 美元，这样的信息源价格，对于目前我国众多的遥感应用单位来说是偏 高的。第二、 缺乏总体规划，重复研究较多目前，我国卫星遥感在各部门有大量的试验研究工作。 这些项目经费的来源 是不可能由专业业务系统的生产经费中支出的。 主要经费来源是国家计委支持的 遥感科技攻关经费、 各部门的科研费、 国际自然科学基金、 重大项目的单项支持 费、卫星应用重点技术研究资助项目费等。据不完全统计，有 1 9种经费来源的 渠道，但都是国家政府的拨款， 既反映了各个部门对遥感应用的重视与支持， 也 说明了遥感应用没有稳定的经费渠道。 正是由于卫星遥感经费应用较为混乱， 造 成重复研究和国家经费的浪费。第三、 数据的分发和使用条块分割，应用不规范利用中国现有的中国资源卫星全国布局的地面接收系统， 能覆盖全国和周边20 多个国家和地区。但是，就目前情况来看，各部门在数据的分发和使用方面， 存在着垄断、 封锁和数据的使用不充分等问题。 各部门为了自身利益， 想方设法 利用国外数据。 很多单位， 无论是设备购置， 还是数据库建设， 大多为一次性单 位内部使用， 这就直接影响到资金资源的充分发挥作用。 影响各单位发展的大中 比例尺技术数据严重不足， 市场化程度不够， 还没有形成足够的用户群体， 还未 走出投入多，产出少的困境。第四、卫星遥感技术行业发展不平衡由于空间遥感技术自身的特点， 如探测器能使用的谱段受到大气窗口的严格 限制，同时卫星遥感信息主要反映的是近地表反射或辐射现象， 通过遥感信息直 接探索地质和矿产方面的问题， 特别是寻找地球深层的矿床等， 远比用遥感信息 来解决气象、 测绘、农业和林业等行业的问题要复杂得多。 同时各行业由于自身 的技术基础等原因， 应用空间遥感技术的时间先后也有较大差距， 使空间遥感应 用在各行业间很不平衡。第五，卫星遥感产业链环节的不平衡性空间产业链的各个环节发展也有较大的差异。 在空间段上， 目前我国遥感探 测器研制还很难满足广大遥感用户高水准的探测要求， 特别是高精度、 高探测器 的研制水平差距较大， 另外在轨卫星和备份星的数量很难满足长期稳定提供遥感 信息的要求。 在地面应用环节上， 大部分应用行业均未形成适应行业应用的相对 比较成熟的信息处理软件系统。二、我国卫星遥感的商业化前景从目前我国对遥感信息和技术的需求来看， 主要有社会公益性需求和商业化 需求两类。 在国家有关部门的领导和大力支持下， 社会公益性需求得到了很好的 重视和满足。 相比来说， 卫星遥感商业化的道路稍显漫长。 一方面广大遥感用户 对遥感卫星数据的需求越来越迫切， 使用数量也越来越大； 另一方面国外的卫星 遥感数据通过各种方式积极占领国内市场，国内有关部门因为部门利益等原因， 想方设法利用国外数据。 总的来看，我国的遥感应用产业正处在解决数据源的有 无，提高质量和形成产业化还有待时日的阶段。各个部门条块分割，军民分离， 国内外竞争， 外国遥感产品在国内抢占市场， 有限的力量形不成合力， 导致在国 内市场上，外国遥感产品长期占据主导地位。从卫星遥感的应用及需求来看，我国卫星遥感的商业化前景是十分广阔的。 只要我们理清思路，采取有效措施，我国卫星遥感产业化的步伐将不断加大。一）国家政策是卫星遥感商业化的有力支持据了解，一些国家已经开始实施“航天军、民、商综合发展战略” ，以 此鼓励和支持本国商业航天活动的展开。 2006 年，全球卫星产业销售收入已 超过 1000亿美元， 占航天产业销售收入的比例已超过 86%，预计到 2010年 全球卫星产业的总收入有望达到 1600 亿美元。通过国际上遥感卫星成功商业化的例子，不难看出，政府部门是维持应 用需求的力量；政府的协调安排是对地遥感卫星系列健康发展的保证；数据 产品和地面站产业能够走向国际市场，需要国内各个相关部门的支持。从目 前我国关于卫星应用产业的政策来看， 国家将大力促进卫星应用产业的规模 化发展。国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要明确指出， “坚持远 近结合、军民结合、自主研发与国际合作结合，推进航天产业由试验应用型 向业务服务型转变，发展通信、导航、遥感等卫星及其应用，形成空间、地 面与终端产品制造、 运营服务的产业链。”高技术产业发展 “十一五” 规划 也提出，“积极推进航天产业由实验应用型向业务服务型转变。采用遥感卫 星技术，加强土地资源、矿产资源、农作物和森林覆盖、生物资源等的监测 和评估，深化在城市规划、灾害和环境监测领域的应用。提高卫星数据加工 处理及服务能力，建立信息共享机制，基本形成对地观测业务系统。支持具 有自主知识产权的卫星平台、星载、地面设备和终端产品及其核心元器件的 研发和产业化，健全卫星产业标准体系。 ”关于促进卫星应用产业发展的若 干意见中强调，“着力建立业务化、一体化的自主遥感卫星应用和服务体 系。以建立国家高分辨率对地观测系统为契机，提高卫星遥感应用和服务的 能力和水平，推动卫星遥感数据资源共享和有效利用，促进卫星遥感应用产 业的形成。制定统一的对地观测遥感数据标准与政策，在保证国家安全的前 提下，形成卫星遥感数据开放和共享机制，促进我国自主卫星遥感数据的公 益性服务、商业服务和国际市场服务。 2006 年中国的航天白皮书指出： “统筹发展卫星遥感地面系统和业务运营系统； 整合并完善现有遥感卫星地 面系统，建立和完善国家级的遥感卫星数据中心，建设和完善遥感卫星辐射 校正场等定量化应用的支撑设施， 初步实现社会公益服务领域的遥感数据共 享；建立卫星环境应用机构和卫星减灾应用机构，形成若干重要业务应用系 统；在卫星遥感主要应用领域取得突破性进展。 ”从国家政策的导向来看， 卫星应用产业的市场准入限制将会放宽， 多元化投资主体也将被鼓励进入卫 星应用产业。卫星遥感的商业化转型指日可待。二）卫星遥感应用领域不断拓展，蕴藏着巨大商机据调查资料显示，卫星遥感技术在它的最初应用领域，如基础测绘、土地、 资源等方面仍有坚实的用户群， 得到充分的应用。 随着遥感技术的不断提升， 一 些新的应用领域也崭露头角，如交通、公安、电力、电信、铁路、石油、房地产 等很有实力的企业和领域。遥感产业的核心内容是数据。 从企业的角度来说， 有 4 个环节可以赢利。 在 数据链上， 第一个环节是数据采集， 卫星拍摄是非常重要的数据采集源。 数据获 取涉及航天、 卫星、传感器等多项技术以及数据销售本身创造的价值。 这里的数 据指的是每一点都有精确的经纬度信息。 数据价格随数据质量、 数据精度不同而 不同。如精度超过 10 平方米的建筑物要在图上得以体现， 按现在的成本定价， 1 平方公里不少于 1 万元。在美国，对民用市场开放的数据精度已经达到了 0.5米， 即测绘数据与真实数据误差不超过 0.5 米。国外的技术已经使数据精度能达到厘 米级。 第二个环节是数据的加工处理， 属于高技术劳动密集型工作， 涉及到数据 处理工具以及人为的软件开发。 比如卫星拍下的数据， 其误差最大能达到 90 米， 为了提高精度， 要做几何粗纠正、 几何精纠正、正射纠正、 内外页纠正等数据加 工，尽可能减少误差。 第三个环节是数据管理， 数据愈多管理愈困难， 涉及到计 算机的计算能力、 存储能力、 存储速度等技术。 第四个环节就是最大的市场应用 环节。 市场应用随各行各业的不同而不同， 没有固定模式， 同一幅影像不同的部 门（如公安、国土）采用，有不同的结果。由此可见，卫星遥感应用蕴藏着巨大商机。目前， 不少企业已经纷纷涉足卫星遥感应用产业。 国遥万维就是其中典型 的代表。 国遥万维由中科院遥感所控股， 但公司在外面完全以市场为龙头， 从市 场角度发展遥感产业，独家代理销售美国、俄罗斯、我国台湾地区的卫星数据。 该公司承接了中科院遥感所数字虚拟现实中心， 鄱阳湖洪水预警系统、 数字扬州、 2008数字奥运、SARS/禽流感时空传播与疫情控制系统等建设项目，并与军队、 石油、航空航天、教育、机械制造、金融、电子、影视、媒体、电信等领域都有 合作。三）卫星接收、处理和数据分发能力不断提升有力推动卫星遥感商业化资源卫星应用中心在遥感卫星的需求分析、 研制过程的技术协调、 各种试验 数据的采集和分析、 发射前卫星有效载荷的测试和定标数据的整理分析、 卫星的 在轨测试、卫星运行的业务测控、地面接收站遥感数据接受的任务安排和协调、 预处理、数据的存档、分发等方面，积累了丰富的经验，走过了全部的过程。中科院地面站在接收国外卫星数据方面运行了十几年， 为国外卫星数据在国 内的应用做了大量的工作， 随着我国卫星遥感数据源的成熟， 国内部门的精力将 会主要集中到为国内卫星遥感应用服务上来。 这样便于推广国内卫星的数据， 统 一协调国外数据在国内的分发和应用， 做到有主有辅， 为我所用。 避免了国内外 遥感数据源的不良竞争， 可以使我们集中精力到提高数据质量， 提高卫星的应用 技术水平方面来。 随着卫星接受、 处理和数据分发能力的不断提升， 我国在数据 应用方面将逐渐摆脱对国外卫星依赖过大， 空间信息资源严重缺乏的局面。 卫星 遥感商业化的趋势将日益明显。四）小卫星的成功发射及应用让我们看到卫星遥感商业化的广阔前景由于小卫星具有功能密度大、 技术含量高、 研制和发射成本低、 体积小、 质 量轻、研制周期短、 发射手段灵活和易于组网等特点， 使得各国对小卫星技术及 小卫星产业的发展极为重视。 自20世纪 80年代后半期以来， 小卫星逐渐活跃起 来，目前，小卫星已经广泛应用于全球通信和移动通信、 地球环境监测与灾害预 报、空间技术试验、 行星探测技术试验和快速反应的军事侦察等方面， 并且产生 了巨大的经济和军事效益。2005年 10月 27日，由我国与英国萨里卫星技术公司合作完成的北京一号 小卫星在俄罗斯普列谢斯克卫星发射场成功发射。 北京一号小卫星运行以来， 已 经在土地利用现状调查及地形图更新、 农作物种植面积、 遥感监测和估产、 森林 类别识别与评价、 水资源遥感应用、 洪涝灾害监测与评估、 城市规划、长城考古、 地质找矿监测等应用领域取得成功的应用示范成果。 目前，北京一号小卫星地面 系统已经建立功能齐全、 运行稳定的数据接收和任务控制系统， 能够长期、 及时 地向国内外遥感用户提供辐射校正产品、系统几何校正产品、几何精校正产品、 正射校正产品、多广谱和全色影像融合产品、镶嵌产品和三维立体可视化产品。 北京一号小卫星的成功发射及应用， 让我们看到中国小卫星已经基本具备产业化 发展的条件， 小卫星及其应用技术作为航天产业新的技术和经济增长点， 具有广 泛的市场前景。小卫星研制和发射成本比较低、技术含量相对较高，这样以来， 卫星遥感数据价格居高不下、 主要依赖国外遥感数据的局面将逐渐被打破， 卫星 遥感的应用日渐广泛，这无疑为卫星遥感走向商业化提供了有利的条件。综上来看， 目前我国在政策上逐渐向卫星应用商业化方面倾斜。 以往主要应 用在军事、 科技等领域的卫星技术正越来越多地向各个产业渗透， 并走进普通人 的生活。我国卫星应用及其产业化发展的步伐将进一步提速。 从促进我国遥感产 业商业化发展方面来看，还需注重在以下方面有所提高：（1） 降低卫星制造、 发射费用，控制运营成本， 努力使卫星图像等遥感产品的 价格为客户所接受。（ 2） 巩固发展机构和国有企事业单位客户， 拓展面向私营企业和个人的遥感图 像服务。（ 3） 对图像进行综合管理应用， 实现图像的标准化和可存档化， 尽可能发挥所 有资料和数据的商业价值。（ 4） 开展遥感产品的增值应用。 根据用户需求不同， 提供不同档次级别的图像 产品，并争取实现遥感产品与客户的应用系统的有效集成。（ 5） 对对地观测卫星的发展进行统一规划， 首先在空间段避免重复， 避免性质 相近的卫星重复建设。 统一进行对卫星和地面应用系统的管理和运作， 统 一协调卫星平台、 有效载荷， 以满足长期运行的要求。 建立统一的数据处 理和分发中心。（ 6） 开展国际合作，分享卫星资源，合作开发应用系统和设备。