關于衛(wèi)星應用發(fā)展的幾點思考

文 | 蘇光 王華 余驍 冷艷麗 中國空間技術研究院

一、衛(wèi)星應用發(fā)展現(xiàn)狀及前景

50年來，我國應用衛(wèi)星得到快速發(fā)展，截至2018年底，在軌應用衛(wèi)星超過200顆，包括對地觀測衛(wèi)星、導航衛(wèi)星、通信衛(wèi)星等，基本構成了應用衛(wèi)星體系，為航天技術應用和發(fā)展奠定了良好的基礎。

1.獲取豐富信息，促進經濟、社會發(fā)展

各類應用衛(wèi)星，具有信息獲取面廣、獲取同步、獲取頻次高和傳輸迅速等優(yōu)勢，是國家信息基礎設施不可或缺的重要組成部分，在國家信息高速公路、數字中國、智慧城市建設以及服務人民生產、生活，促進傳統(tǒng)產業(yè)向信息化轉型上發(fā)揮了重要作用。

建設全國地理信息數據庫：原國家測繪地理信息局實施了西部測圖工程、1：5萬地理信息數據庫更新工程。兩大國家級測繪工程成果在信息化建設、基礎設施建設、防災減災和災后重建、城鄉(xiāng)規(guī)劃、資源調查與開發(fā)、交通運輸、生態(tài)建設與環(huán)境保護、國防建設、人民生活等多個領域得到了廣泛的應用。

數字化地球和信息化社會建設：高分辨率衛(wèi)星數據與導航信息、地理信息相結合，通過衛(wèi)星通信等傳輸手段，建設數字地球、數字中國、智慧城市等；構建智能交通信息體系，使人們出行快捷、休閑娛樂舒適。

2.改造傳統(tǒng)產業(yè)，帶動戰(zhàn)略性新興產業(yè)發(fā)展

衛(wèi)星應用在傳統(tǒng)產業(yè)中推廣與融合，促進了傳統(tǒng)產業(yè)轉型升級。

精細農業(yè)：將衛(wèi)星導航、衛(wèi)星遙感和地理信息系統(tǒng)相結合的3S技術引入農業(yè)生產管理，使傳統(tǒng)農業(yè)升級改造成精耕細作的精細農業(yè)。

航天育種：為農業(yè)育種提供了新的技術手段，進行了幾十次空間搭載，并發(fā)射了專用的育種衛(wèi)星。培育并通過國家或省級鑒定的百余項新品種。培育出眾多航天生物保健制品。

現(xiàn)代物流：衛(wèi)星導航定位技術和衛(wèi)星通信技術促進了基于位置服務的發(fā)展，并進一步促進了物聯(lián)網的發(fā)展，使得車輛指揮調度、出行路線規(guī)劃、危險品運輸監(jiān)控、貨物定位與調配等更加科學、合理、高效，物流業(yè)發(fā)展進入新時代。

3.服務國家重點工程建設

衛(wèi)星遙感應用在大型重點工程建設，如三峽工程選址與環(huán)境監(jiān)測、南水北調、西氣東輸、青藏鐵路選線等，以其廣域覆蓋的優(yōu)勢，從全局高度進行工程地質穩(wěn)定性評價和生態(tài)環(huán)境評估，保障工程的穩(wěn)定性， 提高工程效益。

三峽工程監(jiān)測：利用衛(wèi)星遙感影像，對三峽工程進行基礎地質調查、工程穩(wěn)定性評價，并對蓄水后進行環(huán)境影響評估（見圖1）。

圖1 三峽水庫衛(wèi)星影像

南水北調工程：利用中巴資源衛(wèi)星數據制作了南水北調工程沿線三維立體衛(wèi)星影像圖，為決策提供依據。

4.防災減災，提高應急響應和保障能力

在重大災害發(fā)生時，天基衛(wèi)星系統(tǒng)成為災害應急響應的重要甚至是唯一手段。導航衛(wèi)星可以及時確定災害發(fā)生位置和范圍；衛(wèi)星通信可以及時報告受災信息并進行救災指揮；對地觀測衛(wèi)星能夠對災害進行大范圍、全天候、全天時動態(tài)監(jiān)測，為緊急救援、災后救助及恢復重建和環(huán)境保護工作提供依據。

支撐國家減災系統(tǒng)建設：集衛(wèi)星遙感、導航和通信及地理空間信息系統(tǒng)于一體，支撐中央、省、地、縣 “四級減災” 體系建設。

國家公用應急寬帶VSAT通信網建設：利用寬帶VSAT通信的國家應急通信網，在我國局部地區(qū)遭受到嚴重自然災害或發(fā)生重大突發(fā)事件時，能夠快速布署、及時建立衛(wèi)星鏈路，以保障地面通信鏈路嚴重受損情況下的信息暢通，滿足國家應急體系的通信需求。

臺風等災害性天氣的監(jiān)測與預警預報：風云系列氣象衛(wèi)星，采用靜止軌道和極軌兩種軌道，實現(xiàn)全球全天候氣象觀測，大大提高了氣象預報的準確性和時效性，對災害性天氣如臺風、暴雨等可實施連續(xù)監(jiān)測，減少了人民生命、財產的損失。

旱澇災害監(jiān)測：利用氣象衛(wèi)星、環(huán)境衛(wèi)星以及資源衛(wèi)星可以對干旱和暴雨等災害進行預報、預警，并監(jiān)測災害強度、范圍，為防災救災提供決策支持。

5.清查資源，提供決策依據

資源是社會、經濟發(fā)展的基礎，常規(guī)資源調查手段周期長，投入人力、物力巨大；衛(wèi)星技術投資少，時間短，精度高，成為國土資源調查、森林資源清查、水利資源普查、文物普查等資源調查的主要技術支撐手段。

全國土地資源調查：2007年7月至2009年底，利用兩年時間高效完成第二次全國土地資源調查；而第一次全國調查自1984年始，1996年結束，歷時12年。利用調查成果，開展全國土地利用遙感監(jiān)測“一張圖”工程，每年獲取土地利用變化狀況。

林業(yè)資源調查： 在遙感、導航定位和地理信息系統(tǒng)技術支持下，開展年度遙感動態(tài)監(jiān)測，監(jiān)測全國森林植被的宏觀變化趨勢。

水利資源調查：開展全國水利普查工作，利用衛(wèi)星應用技術，改變了傳統(tǒng)的作業(yè)方式，使得水利普查的工作效率大幅提高。

6.保護環(huán)境，建設美好家園

良好的生態(tài)、優(yōu)美的環(huán)境是人類幸福生活的保障，天基信息系統(tǒng)時刻獲取人們關注的生態(tài)變化，大氣、海洋和陸地的環(huán)境污染和保護狀況，為發(fā)現(xiàn)污染、治理污染、保護環(huán)境提供及時準確的決策數據。

海洋環(huán)境監(jiān)測：海洋衛(wèi)星的發(fā)展，使得認識海洋由點、線向面、全球擴展。海洋衛(wèi)星已經成為我國海洋立體監(jiān)測系統(tǒng)的組成部分，應用于海洋環(huán)境、災害監(jiān)測、海洋資源開發(fā)與管理以及全球氣候變化等方面（見圖2）。

圖2 海洋環(huán)境調查

沙塵暴監(jiān)測：依據氣象衛(wèi)星，建立了沙塵天氣監(jiān)測預報系統(tǒng)并進入業(yè)務化運行。2002年3月1日的首次預報中，沙塵暴就被預警監(jiān)測系統(tǒng)準確捕獲。此后發(fā)生的沙塵暴，都被系統(tǒng)準確監(jiān)測并及時預報（見圖3）。

圖3 沙塵暴監(jiān)測

7.產生了新的學科或技術分支

衛(wèi)星及其應用帶動了人工智能、機器人、遙操作、光學通信、無線電傳輸、數據處理和新材料、新能源等大量新技術的發(fā)展。衛(wèi)星對地觀測推動了氣象學、海洋學、地質學、地理學、測繪學的發(fā)展，產生了一系列新的分支學科。

8.提高了人們認識世界的能力

太空觀測，大大更新了人類對于地球空間、太陽系和整個宇宙的認識，推動了天文學、空間物理學、高能物理學等的發(fā)展。

對地球的綜合觀測，使得人們能夠從更高的角度、更廣的視野、更高的頻次將地球作為一個統(tǒng)一體去研究、認識地球的演化規(guī)律和變化特點，從而更加合理地利用地球、管理地球和保護地球，使人類在地球上可持續(xù)地生存與發(fā)展下去。

二、衛(wèi)星應用未來發(fā)展的思考

隨著國家在航天領域的持續(xù)投入，北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)逐步建設完成，正式步入全球組網的新階段；高分專項快速推進，多顆遙感衛(wèi)星組網運行成功，對地觀測能力實現(xiàn)質的飛躍；高通量通信衛(wèi)星“中星16號”發(fā)射，正式開啟衛(wèi)星“寬帶中國”新時代；低軌移動寬帶通信星座正式進入研制階段。天基資源日益豐富，具備了通過天基信息綜合應用更好地服務于國民經濟建設和社會發(fā)展的基礎條件。同時，國防信息化建設的深入推進，對天基信息支撐提出了更高的要求，更好地發(fā)揮天基信息效用，已經成為未來國防建設的關鍵環(huán)節(jié)和迫切需求，衛(wèi)星應用的市場前景非常廣闊 。關于衛(wèi)星應用未來的發(fā)展有以下幾點思考。

1.強化衛(wèi)星應用的總體牽引帶動作用

加強衛(wèi)星應用總體的頂層牽引帶動作用，重點面向天基信息系統(tǒng)支持國防建設、天基信息系統(tǒng)支持企業(yè)客戶智能轉型升級、天基信息系統(tǒng)支持政府社會治理智能轉型等三大主攻方向，進一步發(fā)揮“天地一體化”優(yōu)勢，統(tǒng)籌協(xié)調相關優(yōu)質資源，要著力打通從天基信息獲取、到地面終端研制及系統(tǒng)集成、再到綜合信息運營服務的全產業(yè)鏈，把握核心關鍵環(huán)節(jié)，提升衛(wèi)星應用頂層能力和全面解決方案的提供能力，促進衛(wèi)星應用產業(yè)的做強做大。

2.用好上市公司平臺助力產業(yè)發(fā)展

發(fā)揮好上市公司資源整合、產業(yè)發(fā)展和資本運作的平臺作用，通過資本市場融資、股權多元化等渠道，充實衛(wèi)星應用產業(yè)發(fā)展資本。實現(xiàn)資本的良性循環(huán)，推動產業(yè)的持續(xù)壯大。增強并購整合能力，完善產業(yè)布局，打造由衛(wèi)星研制、衛(wèi)星地面設備制造、衛(wèi)星應用系統(tǒng)集成，到衛(wèi)星綜合信息服務的全產業(yè)鏈。充分利用資本市場規(guī)范性和高效性，完善產業(yè)公司治理機制，創(chuàng)新激勵機制，提升產業(yè)公司管理水平和效率，為衛(wèi)星應用產業(yè)發(fā)展提供持續(xù)動力和資金支持。以中國衛(wèi)星所屬的航天恒星科技有限公司（以下簡稱航天恒星）為例，2008年中國空間技術研究院將航天恒星注入中國衛(wèi)星，成為上市公司核心子公司，航天恒星在進入上市公司后，借助資本平臺累計獲得12.5億元資金投入，支撐了衛(wèi)星應用業(yè)務的快速發(fā)展，逐漸成長為以衛(wèi)星通信、衛(wèi)星導航、衛(wèi)星遙感、智慧城市等業(yè)務領域為支撐，具備從芯片、終端、系統(tǒng)集成到運營服務的全產業(yè)鏈能力的龍頭企業(yè)，經濟規(guī)模由2007年的3.5億元，迅速增長至2017年的近35億元。航天恒星是借助資本市場、創(chuàng)新體制機制、激發(fā)企業(yè)活力、實現(xiàn)快速發(fā)展的典范。

3.加強軍民融合技術轉化和應用

堅持創(chuàng)新驅動發(fā)展，落實國家軍民融合戰(zhàn)略。多年來國家對航天領域投入所形成的科技成果大量沉淀在軍工科研院所，需要充分發(fā)揮航天軍工優(yōu)勢技術和能力，推進衛(wèi)星應用領域軍民共生優(yōu)勢技術的轉化，集中資源優(yōu)勢，聚焦衛(wèi)星應用產業(yè)領域，打造特色產業(yè)。構建技術轉化服務體系，優(yōu)化服務機制，提升服務能力，助推成果轉化。基于人才、成果資源優(yōu)勢，將轉化工作規(guī)范化、流程化。完善重點技術研發(fā)和基礎研究的創(chuàng)新投入機制，加大扶持資金的力度。充分利用社會資源實現(xiàn)高新技術在國防領域和民用領域雙向流動、高效利用。以中國空間技術研究院所屬的康拓紅外技術股份有限公司（以下簡稱康拓紅外）為例，康拓紅外原為中國空間技術研究院北京控制工程研究所一個研究室的一個課題組，2007年改制成立公司，2015年在創(chuàng)業(yè)板上市；康拓紅外堅持深耕鐵路行業(yè)十余年，將應用于衛(wèi)星姿態(tài)控制的紅外探測技術成功引入我國鐵路車輛安全領域，成為國內最早進入鐵路車輛安全檢測領域的鐵路外企業(yè)，并逐步替代了進口產品，自主研發(fā)的鐵路車輛紅外軸溫檢測系統(tǒng)，已在全路14個鐵路局及地方鐵路得到普遍應用，覆蓋包括京滬、京廣、京九等主要鐵路干線在內的數萬公里運營線線路，占據了行業(yè)市場1/3的份額；康拓紅外是依托宇航優(yōu)勢技術，從研究室發(fā)展到上市公司，實現(xiàn)軍民融合發(fā)展的典型案例。

4.加強產學研用開放合作

堅定改革發(fā)展的信念，秉承“開放融合”的心態(tài)，加強與國家部委、地方政府的溝通，加大高校、研發(fā)機構、企業(yè)、用戶主體之間的對接和互動。探索在衛(wèi)星應用領域產學研用合作新模式、新機制，構建以企業(yè)為主體、市場為導向、產學研用相結合的技術創(chuàng)新體系，提高衛(wèi)星應用領域自主創(chuàng)新和協(xié)同創(chuàng)新能力。