“一帶一路”交通能源重大工程安全信息服務保障應用示范研究

● 文 |航天恒星科技有限公司 李寶明 張瀟 郭偉 王蕾

“一帶一路”交通能源重大工程安全信息服務保障應用示范研究

● 文 |航天恒星科技有限公司 李寶明 張瀟 郭偉 王蕾

航天技術與多學科的交叉融合發(fā)展，開拓了空間技術在重大工程建設的巨大作用和應用潛力。在當前“一帶一路”戰(zhàn)略全面實施的大背景下，亟需中國航天借助空間技術為沿線企業(yè)業(yè)務安全和信息安全提供高效可靠的保障服務。文章旨在以中國航天的空間信息資源優(yōu)勢為基礎，分析沿帶路區(qū)域工程建設對安全信息保障服務的迫切需求，提出“一帶一路”交通能源重大工程安全信息保障服務構想，并重點突出其在石油和鐵路等工程領域的示范應用，整合沿帶路區(qū)域空間信息資源，為“一帶一路”重大工程及沿線政府、企業(yè)提供具有高質量運行支撐平臺、空間信息數據分發(fā)網絡、用戶系統等全面的安全信息保障服務。

一、“一帶一路”重大工程安全信息服務保障應用示范建設必要性

絲綢之路經濟帶和21世紀海上絲綢之路（“一帶一路”）戰(zhàn)略全面實施大背景下，中國企業(yè)“走出去”的模式呈現井噴式增長，中國企業(yè)海外重大基礎設施工程數量、規(guī)模日益增大，亟需中國航天借助空間技術為沿帶路中國企業(yè)海外人員、業(yè)務安全和信息安全提供高效可靠的保障服務。航天合作必須以服務“一帶一路”重大工程建設為出發(fā)點和落腳點，將空間信息技術廣泛運用于重大工程建設中，充分發(fā)揮空間信息應用服務自身的優(yōu)越性，融合衛(wèi)星通信、衛(wèi)星導航和衛(wèi)星遙感技術，開展空間信息服務保障和增值服務，服務于海外重大工程建設，服務于中國企業(yè)“走出去”，服務于“一帶一路”戰(zhàn)略實施。

1. 支撐“一帶一路”戰(zhàn)略，服務國家政治外交大局

推進“一帶一路”建設是黨中央、國務院根據全球形勢深刻變化，統籌國內國際兩個大局做出的重大戰(zhàn)略決策，對我國現代化建設和世界地位具有深遠的戰(zhàn)略意義。通過“一帶一路”交通能源重大工程安全信息服務保障示范建設，構建中國海外企業(yè)空間信息服務保障網，打造天基絲綢之路，實現自主衛(wèi)星數據保障率70%以上，助力“一帶一路”戰(zhàn)略實施。

2. 滿足“一帶一路”區(qū)域重大工程安全信息服務需求

我國企業(yè)“走出去”數量和規(guī)模不斷增長，必將產生對規(guī)劃服務、勘測設計服務、工程監(jiān)控服務、運行維護服務、工程信息化管理服務等的迫切需求。通過“一帶一路”重大工程安全信息服務保障示范建設，可服務于交通、能源、農業(yè)、水利、環(huán)境、測繪、海洋等方面，滿足其不斷增長的安全信息服務需求。

3. 提升我國自主衛(wèi)星技術空間服務能力，帶動空間信息產業(yè)發(fā)展

“一帶一路”交通能源重大工程安全信息服務保障示范建設是擺脫核心技術受制于人的重大戰(zhàn)略舉措，將實現技術能力上從追趕世界先進技術為主向自主創(chuàng)新為主轉變，服務模式上從試驗應用向綜合信息應用服務轉變，數據信息應用上從主要依靠國外信息為主向依靠我國自主信息轉變，發(fā)展模式上從政府投資為主向多元化、商業(yè)化發(fā)展轉變，滿足“一帶一路”戰(zhàn)略實施對信息互聯互通的重大需求，提升在新形勢下我國航天產業(yè)的競爭力。

4. 提升我國空間信息服務保障國際化能力，做好衛(wèi)星綜合應用示范

“一帶一路”交通能源重大工程安全信息服務保障示范建設，將大幅提升我國空間信息的國際化服務能力。應用示范涵蓋“一帶一路”沿線國家的重點工程，將促進衛(wèi)星綜合應用產業(yè)在“一帶一路”沿線國家的發(fā)展和推廣，打造出國際市場上以重大工程安全信息服務保障為亮點的一流衛(wèi)星綜合應用系統集成商、核心產品制造商和運營服務提供商，并形成一套空間信息服務保障系統的規(guī)范標準。

二、“一帶一路”重大工程安全信息服務保障系統構建

為達到向“一帶一路”區(qū)域正在實施或近些年規(guī)劃實施的交通、能源領域等重大工程提供以空間信息為基礎的安全信息服務保障的目的，以中國自主衛(wèi)星資源為基礎，輔以部分國際資源支撐安全信息服務保障系統。本文將“一帶一路”重大工程安全信息服務保障系統劃分為運行支撐平臺、空間信息數據分發(fā)網絡、用戶系統三個模塊。系統依托運行支撐平臺和空間信息數據分發(fā)網絡，以用戶終端的形式向各行業(yè)應用示范提供基于空間信息應用的綜合性服務。

圖1 “一帶一路”交通能源重大工程安全信息服務保障系統組成圖

1. 運行支撐平臺

運行支撐平臺由門戶系統、運維系統、空間遙感信息服務系統和時空基準位置服務系統構成。門戶系統是一個多元綜合信息管理和服務平臺；運維系統實現運營計費、售后維護、通信網管和數據加密服務；空間遙感信息服務系統主要完成國內外測繪衛(wèi)星數據處理和無人機數據處理，進行不同比例尺基礎測繪產品生產，以及接收門戶系統共享協調的的多源遙感衛(wèi)星數據，對多源遙感數據進行處理，生產系統幾何校正產品、幾何精校正產品及正射校正產品，對數據產品進行質量評價；時空基準位置服務系統為運行支撐平臺提供位置服務支撐，包含位置共享服務平臺和移動終端服務系統。

2. 空間信息數據分發(fā)網絡

空間信息數據分發(fā)網絡是由多顆衛(wèi)星、多個信關站、信關站互聯的地面網絡以及北京網管系統組成的天地一體通信系統，主要由北京信關站、老撾信關站、白俄羅斯信關站以及玻利維亞信關站組成。空間信息數據分發(fā)網絡可為“一帶一路”沿線國家用戶和中國企業(yè)境外投資項目提供話音、數據、互聯網接入、視頻會議以及視頻監(jiān)控等衛(wèi)星通信綜合業(yè)務服務，在服務范圍內的用戶通過通信端站，包括固定站、車載站、船載站或機載站接入該網絡，即可實現與企業(yè)間、個人間的語音、視頻和互聯網交互。

3. 用戶系統

用戶終端主要包括通信終端、導航終端、遙感數據包和應用軟件、信息化服務軟件。通信加密終端保障信道的數據傳輸安全，為系統提供高層次的通信保密服務；導航終端實現基礎設施的定位、通信、數據存儲、數據傳輸、接收及回復調度管理指令等功能，支持人機操作實現工作中位置數據的采集、標注和存儲等；遙感數據包和應用軟件通過統一的數據共享協調平臺充分整合我國國產高空間、高光譜分辨率遙感衛(wèi)星、國外衛(wèi)星數據資源，為規(guī)劃、勘探設計、工程監(jiān)控提供數據支撐；信息化服務軟件通過信息化技術實現海內外企業(yè)綜合運營管理服務，及針對石油及鐵路等行業(yè)應用的遠程運維支持軟件。

三、示范應用

1. “一帶一路”石油示范應用工程

油田建設的各類信息90%以上與地理空間信息有關，而新型高分辨率衛(wèi)星遙感信息是最廉價、高效的手段。空間信息技術能夠為油氣地面工程勘測，油氣開發(fā)區(qū)的地面工程規(guī)劃、建設與管理，油氣工程環(huán)境監(jiān)測等方面提供強有力的技術支持。

石油資源規(guī)劃利用遙感技術，選擇重點油田或產油區(qū)，采取衛(wèi)星遙感數據和基礎地理信息數據相結合、計算機自動信息提取和人機交互解譯相結合、室內綜合研究與實地調查相結合的技術路線，對石油資源開采進行合理規(guī)劃，形成綜合分析、評價報告，保持石油資源的可持續(xù)開發(fā)與利用。

石油資源調查評價基于空間信息技術開展示范應用，主要面向境外陸域油氣資源、海域油氣資源、境內陸域裸露區(qū)油氣資源三類資源調查評價，選取重點國家及區(qū)域進行應用示范，帶動國產衛(wèi)星數據在“一帶一路”國家的綜合應用示范推廣。

石油工程監(jiān)控基于GNSS系統的定位、短報文通信功能和遙感衛(wèi)星專題圖開展，實現對大型海上鉆井平臺施工設施、大型油輪運輸安全、海上探測作業(yè)位置有效感知和有效調度，實現相關數據的綜合接入、組織管理和共享交換服務，實現人員和重大工程設施管理以及工程的實時監(jiān)控，實現海上溢油監(jiān)控，使石油企業(yè)各級管理部門可隨時掌握油氣田建設工程設備、車輛、運輸船舶及人員實時情況，以便結合現場情況進行指揮調度和預警預報。

2. “一帶一路”鐵路示范應用工程

隨著各種新技術的迅速發(fā)展和廣泛應用，鐵路規(guī)劃設計的手段也發(fā)生了根本變革，融入更多新技術到鐵路規(guī)劃設計中來，也是鐵路規(guī)劃設計學科發(fā)展的必然需要。傳統的等高線地形圖模型已不能滿足我國高速建設的鐵路環(huán)境規(guī)劃、地質規(guī)劃和景觀規(guī)劃的需求。因此，研究將遙感技術、數字攝影測量技術、虛擬現實技術、數字地質技術相集成，建立一個能夠同時滿足地質規(guī)劃要求和環(huán)境規(guī)劃要求的應用示范系統。

鐵路規(guī)劃應用示范針對復雜的地形地貌造成的鐵路規(guī)劃存在困難的問題，利用遙感測繪手段，結合外業(yè)采集控制信息、地質信息等數據，進行示范區(qū)域內地質環(huán)境信息、地形地理信息的提取；同時對示范區(qū)域內地質環(huán)境、地質結構、地貌類型等信息進行人工外業(yè)驗證調查，采用傳統測繪手段開展地形勘察、地形采集、鐵路建設前期踏勘，以及相應的試點區(qū)域驗證等工作，最終獲得相應的專題產品驗證測繪產品、高分遙感影像及鐵路規(guī)劃建設應用示范系統對于復雜地段鐵路規(guī)劃、路線方案選擇等方面的應用能力。

鐵路勘測設計分析應用示范以國產遙感衛(wèi)星數據為主，輔以國外遙感衛(wèi)星數據，重點針對大比例尺地形圖、專題圖快速制作、地質判釋三個方面向“一帶一路”沿線鐵路交通領域進行應用示范，具備向鐵路交通行業(yè)提供高分遙感數據支撐能力。

鐵路工程監(jiān)控應用示范內容包括基于北斗衛(wèi)星導航應用技術，開發(fā)大型設施定位終端、便攜型GNSS工程巡檢終端，實現對施工人員、設施、物資的有效監(jiān)控和監(jiān)管，可以滿足高速鐵路建設施工中對重大基礎設施進行實時位置感知的需求，支持巡檢人員對施工現場各類要素信息的采集；利用衛(wèi)星導航增強技術構建高精度智能碾壓系統，保證碾壓質量。

四、結束語

通過“一帶一路”交通能源重大工程安全信息服務保障示范建設，構建中國海外企業(yè)空間信息服務保障網，助力“一帶一路”戰(zhàn)略實施;支撐“一帶一路”戰(zhàn)略，服務國家政治外交大局；滿足“一帶一路”區(qū)域重大工程安全信息服務需求；提升我國自主衛(wèi)星技術空間服務能力，帶動空間信息產業(yè)發(fā)展；提升我國空間信息服務保障國際化能力，做好衛(wèi)星綜合應用示范應用。