淺談商業(yè)氣象星座的發(fā)展

氣象衛(wèi)星也是遙感衛(wèi)星的一種，但從組織管理和技術(shù)手段上，氣象衛(wèi)星與傳統(tǒng)光學(xué)遙感衛(wèi)星和微波遙感衛(wèi)星相比，均有很大的不同。目前，中國國家氣象局是國務(wù)院直屬事業(yè)單位中唯一的國家局，有別于海洋局、能源局和國防科技工業(yè)局等由部委代管的國家局，與傳統(tǒng)遙感衛(wèi)星關(guān)系密切的國家測繪局、測繪與地理信息局在機(jī)構(gòu)改革大潮中相繼取消，其職能劃歸自然資源部。由此可見，氣象在國計民生方面的重要性非同一般。傳統(tǒng)遙感衛(wèi)星以遠(yuǎn)距離對陸地和海洋拍照成像為主，氣象衛(wèi)星則是對地球表面以上的大氣層進(jìn)行遠(yuǎn)距離感知，在衛(wèi)星有效載荷功能和性能方面差別均很大。因此，本期專門評述商業(yè)氣象星座，回顧一下我國氣象衛(wèi)星發(fā)展的歷史。

1 我國氣象衛(wèi)星的歷史與現(xiàn)狀

我國已成功發(fā)射了17顆“風(fēng)云”氣象衛(wèi)星，目前，8顆衛(wèi)星在軌運(yùn)行（包括5顆靜止氣象衛(wèi)星和3顆極軌氣象衛(wèi)星），可對全球和區(qū)域范圍內(nèi)的極端天氣、氣候和環(huán)境事件進(jìn)行及時高效觀測，是國產(chǎn)衛(wèi)星中定量化水平最強(qiáng)的衛(wèi)星，被世界氣象組織（WMO）納入全球業(yè)務(wù)應(yīng)用氣象衛(wèi)星序列。但是“風(fēng)云”系列氣象衛(wèi)星的發(fā)展道路并非一帆風(fēng)順。

風(fēng)云－1是我國第一代極軌氣象衛(wèi)星，于1977年形成總體初步方案，1985年10月被列入“七五”期間衛(wèi)星型號發(fā)展的重點項目。風(fēng)云－1共發(fā)射了4顆，即風(fēng)云－1A、1B、1C和1D衛(wèi)星。衛(wèi)星質(zhì)量750kg，三軸定向穩(wěn)定，衛(wèi)星運(yùn)行在高900km、傾角99°的軌道上。

風(fēng)云-1、2衛(wèi)星發(fā)射情況

風(fēng)云－2是中國第一代地球靜止軌道氣象衛(wèi)星，共6顆，2顆試驗星（風(fēng)云－2A/2B），4顆業(yè)務(wù)星（風(fēng)云－2C/2D/2E/2F）?？扇旌?qū)Φ厍蜻M(jìn)行連續(xù)氣象監(jiān)視，獲取白天可見光云圖、晝夜紅外云圖和水氣分布圖，進(jìn)行天氣圖傳真廣播，收集氣象、水文和海洋等數(shù)據(jù)收集平臺的氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)，供國內(nèi)外氣象資料利用站接收利用，監(jiān)測太陽活動和衛(wèi)星所處軌道的空間環(huán)境，為衛(wèi)星工程和空間環(huán)境科學(xué)研究提供監(jiān)測數(shù)據(jù)。風(fēng)云－2C/2D衛(wèi)星首次共同實現(xiàn)了“雙星運(yùn)行、互為備份”。

風(fēng)云－3是我國第二代極軌氣象衛(wèi)星，分別于2008年、2010年、2013年和2017年成功發(fā)射了風(fēng)云－3A、3B、3C和3D衛(wèi)星，不久將發(fā)射風(fēng)云－E衛(wèi)星。世界氣象組織已將其納入新一代世界極軌氣象衛(wèi)星網(wǎng)。風(fēng)云－3衛(wèi)星每天會對全球掃描2次，每次掃描寬度為2900km，具有全球性。風(fēng)云－3衛(wèi)星質(zhì)量2300kg，裝載的探測儀器有：10通道掃描輻射計、20通道紅外分光計、20通道中分辨率成像光譜儀、臭氧垂直探測儀、臭氧總量探測儀、太陽輻照度監(jiān)測儀、4通道微波溫度探測輻射計、5通道微波濕度計、微波成像儀、地球輻射探測儀和空間環(huán)境監(jiān)測器。風(fēng)云－3配置的有效載荷較多，研制起點高，技術(shù)難度大，衛(wèi)星總體性能接近或達(dá)到歐洲“氣象業(yè)務(wù)”（MetOp）衛(wèi)星和美國“國家極軌環(huán)境業(yè)務(wù)衛(wèi)星系統(tǒng)預(yù)備項目”（NPP）兩類極軌氣象衛(wèi)星水平。

風(fēng)云－4是我國第二代地球靜止軌道氣象衛(wèi)星，發(fā)展目標(biāo)：提高觀測的時間分辨率和區(qū)域機(jī)動探測能力；提高掃描成像儀性能，以加強(qiáng)中小尺度天氣系統(tǒng)的監(jiān)測能力；發(fā)展大氣垂直探測和微波探測，解決高軌三維遙感；發(fā)展極紫外和X射線太陽觀測，加強(qiáng)空間天氣監(jiān)測預(yù)警。風(fēng)云－4A衛(wèi)星于2016年12月11日在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心點火升空。該衛(wèi)星首次使用了全新研制的SAST5000平臺，設(shè)計壽命7年，發(fā)射質(zhì)量5400kg，姿態(tài)穩(wěn)定方式為三軸穩(wěn)定，單星研發(fā)費用超過40億元人民幣。風(fēng)云－4衛(wèi)星主要探測儀器為14通道二維掃描成像儀、干涉型大氣垂直探測器、閃電成像儀和地球輻射收支儀，地球圓盤圖成像時間為15min，成功突破了代表國際前沿技術(shù)的高精度圖像定位與配準(zhǔn)、微振動測量與抑制等多項核心關(guān)鍵技術(shù)，整體性能達(dá)到國際先進(jìn)水平。

目前，國家氣象局擁有的在軌服役的氣象衛(wèi)星有8顆，包括3顆極軌氣象衛(wèi)星和5顆靜止軌道衛(wèi)星。短短的30年光陰，我國已成為同時擁有極軌和靜止氣象衛(wèi)星的極少數(shù)國家之一，并且在地球觀測組織中發(fā)揮了重要作用，我國氣象衛(wèi)星在國際上的影響越來越大，發(fā)揮的作用日益顯著。

目前在軌的“風(fēng)云”氣象衛(wèi)星

2 我國商業(yè)氣象的興起

2015年5月，中國氣象服務(wù)協(xié)會成立，政府氣象部門銳意改革，利用行業(yè)協(xié)會引入更多企業(yè)資源，提高氣象服務(wù)供給水平；同年6月，中國國家氣象局《氣象信息服務(wù)管理辦法》頒布，鼓勵支持社會資本進(jìn)入傳統(tǒng)的氣象領(lǐng)域，為中國商業(yè)氣象拉開了序幕。

為此，我國國內(nèi)陸陸續(xù)續(xù)成立了數(shù)十家氣象應(yīng)用公司，其中有面向B端行業(yè)應(yīng)用的商業(yè)氣象公司：佳格天地科技有限公司、心知科技有限公司、象輯科技有限公司、恩索天氣科技有限公司、富景天策科技集團(tuán)有限公司、中科賽諾科技有限公司、坤輿天氣科技有限公司、戎欣氣象科技有限責(zé)任公司、易天氣科技有限公司、和風(fēng)天氣科技有限公司、美天科技有限公司、東方衡象科技有限公司、酷天致勝科技有限公司等；還有面向C端的互聯(lián)網(wǎng)氣象：墨跡天氣、彩云天氣、米胖天氣、91weather、天氣寶和天氣通等。此外，航天宏圖科技有限責(zé)任公司和中科星圖股份有限公司等衛(wèi)星遙感應(yīng)用公司也分別開辟了氣象應(yīng)用新方向。

我們可以把氣象服務(wù)分為公眾氣象服務(wù)和商業(yè)氣象服務(wù)兩大類。公眾氣象服務(wù)就是政府氣象部門利用國家財政或地方財政經(jīng)費部署大氣監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)、資料接收及處理、融合天氣背景（上次預(yù)報、中長期預(yù)報、氣候預(yù)報）、啟動氣象信息綜合分析處理系統(tǒng)、實況天氣圖表分析、主導(dǎo)系統(tǒng)分析、影響系統(tǒng)分析、衛(wèi)星云圖等輔助分析、中小尺度系統(tǒng)分析，利用地方工具與經(jīng)驗應(yīng)用個例檔案進(jìn)行天氣會商及預(yù)報制作，并無償提供給大眾日常生活生產(chǎn)所必須的基礎(chǔ)氣象服務(wù)，這在各國都是由政府部門提供的免費服務(wù)；商業(yè)氣象服務(wù)是商業(yè)公司利用自籌經(jīng)費或社會資本實現(xiàn)這個流程中的全部或部分環(huán)節(jié)，最終通過上下游合作提供給不同行業(yè)精準(zhǔn)氣象信息服務(wù)，這在各國都是采取收費模式。國家氣象部門可以完成從大氣監(jiān)測到氣象預(yù)報整個流程，商業(yè)公司一般只做監(jiān)測設(shè)備研制、監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)部署與運(yùn)營、氣象資料分析處理，或者某個特定行業(yè)的氣象應(yīng)用等環(huán)節(jié)中的1個或少數(shù)幾個方向。

我國國內(nèi)的普通大眾對氣象的認(rèn)知還僅限于政府部門的氣象預(yù)報業(yè)務(wù)，以及“風(fēng)云”氣象衛(wèi)星拍攝的氣象云圖。20世紀(jì)七八十年代，我國還處在計劃經(jīng)濟(jì)時期，歐洲、美國和日本等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家就已經(jīng)開始嘗試氣象商業(yè)化和商業(yè)氣象等一系列的市場行為了。發(fā)展至今，日本有200多家公司、美國300多家氣象公司、歐洲有上千家商業(yè)氣象公司。一些海外氣象公司抓住了中國大陸龐大的氣象市場需求，這些需求在我國還沒有開放氣象服務(wù)市場的情況下，國內(nèi)的單位均無法提供服務(wù)或無法提供高效令人滿意的服務(wù)。2015年之后，雖然國內(nèi)氣象公司具備了對外提供行業(yè)精準(zhǔn)氣象服務(wù)的政策與法律條件，但是畢竟成長時間有限。目前，我國在航空、航海、電力等眾多核心行業(yè)的付費氣象需求，均繼續(xù)依賴海外氣象公司提供的服務(wù)。中國本土氣象公司任重道遠(yuǎn)。

3 為什么要發(fā)展商業(yè)氣象衛(wèi)星

我國“風(fēng)云”氣象衛(wèi)星已經(jīng)這么好了，為什么還要發(fā)展商業(yè)氣象衛(wèi)星呢？

1）“風(fēng)云”氣象衛(wèi)星是國之重器，承擔(dān)著我國及其周邊地區(qū)大氣環(huán)境的高精度測量，涉及到國民日常生活生產(chǎn)的基本氣象保障和國家安全等重大任務(wù)，因此“風(fēng)云”氣象衛(wèi)星原始數(shù)據(jù)被定義為涉密數(shù)據(jù)，任何人不得未經(jīng)批準(zhǔn)擅自對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行公開。

2）商業(yè)氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)是在“風(fēng)云”氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的補(bǔ)充，無法替代“風(fēng)云”衛(wèi)星數(shù)據(jù)，商業(yè)氣象數(shù)據(jù)既可以提供給商業(yè)公司使用，也可以提供給政府部門使用。美國政府采購商業(yè)氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)已經(jīng)常態(tài)化，這是氣象業(yè)務(wù)充分市場化的佐證。

3）公眾氣象服務(wù)與商業(yè)氣象服務(wù)需求不同，“風(fēng)云”衛(wèi)星、地基雷達(dá)、機(jī)載傳感器、探空氣球和氣象觀測站組成了公眾氣象監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，商業(yè)氣象服務(wù)面對企業(yè)定制化需求，需要低成本部署低軌氣象星座和地面氣象傳感器，以獲得更多氣象觀測數(shù)據(jù)。

4）商業(yè)氣象星座中低軌衛(wèi)星數(shù)量要比“風(fēng)云”系列衛(wèi)星中低軌衛(wèi)星數(shù)量多，可使星座對大氣監(jiān)測的空間網(wǎng)格更密、對大氣監(jiān)測的時間頻度更高，并且是面向全球提供商業(yè)化氣象數(shù)據(jù)服務(wù)，是我國“風(fēng)云”極軌系列衛(wèi)星的有力補(bǔ)充。

5）隨著政府采購制度的深入改革，我國將逐步由采購衛(wèi)星等裝備改革過渡到采購衛(wèi)星數(shù)據(jù)或應(yīng)用服務(wù)為主，低軌星座將是航天領(lǐng)域最優(yōu)先的操作項目，比如比較明確的就是低軌寬帶星座項目。因此，低軌氣象星座亦將走此道路。

商業(yè)公司運(yùn)營管理氣象星座的好處：

1）加速我國氣象商業(yè)化進(jìn)程，大力促進(jìn)商業(yè)氣象服務(wù)公司的跨越式發(fā)展，更有可能在與歐美日商業(yè)氣象領(lǐng)域競爭中后來居上。

2）為國內(nèi)電力能源、航空運(yùn)輸以及海洋運(yùn)輸?shù)群诵念I(lǐng)域提供有償氣象數(shù)據(jù)保障，解決長期依賴國外公司帶來的信息安全隱患問題。

3）為各國政府有償提供全球大氣監(jiān)測數(shù)據(jù)，補(bǔ)充解決我國“風(fēng)云”衛(wèi)星全球覆蓋能力不足、國內(nèi)監(jiān)測空間網(wǎng)絡(luò)粗大，以及監(jiān)測時間頻度較低等問題。

4）商業(yè)公司會比政府部門更有動力發(fā)揮氣象衛(wèi)星的潛能，讓氣象數(shù)據(jù)得到更大的價值體現(xiàn)，同時可以提高政府經(jīng)費使用效率。

4 國際上商業(yè)氣象衛(wèi)星案例分析

斯派爾公司（Spire）于2012年在美國成立，是一家商業(yè)氣象衛(wèi)星運(yùn)營商，該企業(yè)為北美、歐洲和亞洲提供衛(wèi)星氣象數(shù)據(jù)和船舶監(jiān)測服務(wù)。2013年，Spire公司發(fā)射了第一顆衛(wèi)星，被用于技術(shù)試驗。2015年發(fā)射了真正用于商業(yè)運(yùn)作的衛(wèi)星狐猴－2（Lemur－2）。隨后，Spire公司在2015年共發(fā)射了4顆Lemur－2系列衛(wèi)星，用于給大氣測量溫度、壓力和降水量。Spire公司的3U立方體商業(yè)氣象衛(wèi)星，配備GPS無線電掩星測量有效載荷，同時配備船舶跟蹤用的“自動識別系統(tǒng)”（AIS），每顆衛(wèi)星質(zhì)量約4kg。2014年Spire公司完成了2500萬美元A輪融資，2015年則完成了4000萬美元的B輪融資。不僅如此，蘇格蘭工商委員會（Scottish Enterprise）2015年為Spire公司發(fā)放了290萬美元的技術(shù)獎勵資金，以支持該企業(yè)發(fā)展。截至目前，融資額度超過1.35億美元，中國奇虎360公司投資了Spire公司的A輪。Spire公司已發(fā)射近百顆衛(wèi)星，實際在軌可用衛(wèi)星數(shù)目不詳。美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）與Spire公司簽署了兩次氣象數(shù)據(jù)采購試點合同或試驗合同，NOAA也與其他幾家商業(yè)氣象衛(wèi)星公司簽訂了氣象數(shù)據(jù)采購合同。

日本天氣新聞公司（WNI）是世界上最大的私營氣象服務(wù)公司，成立發(fā)展于20世紀(jì)七八十年代，目前可為日本境內(nèi)、中國、東南亞甚至全球地區(qū)提供氣象服務(wù)，在上海有其分公司。據(jù)調(diào)研，中國航空氣象付費市場的100%和中國海洋運(yùn)輸氣象市場的70%均由該公司占領(lǐng)。2017年7月14日，俄羅斯“聯(lián)盟”（Soyuz）火箭發(fā)射的日本天氣信息衛(wèi)星－1R（WNISAT－1R）就是該公司的商業(yè)氣象小衛(wèi)星，用于北極航道和大氣二氧化碳監(jiān)測，是2013年發(fā)射的WNISAT－1氣象衛(wèi)星的改進(jìn)型號，載荷有藍(lán)、綠、紅光學(xué)相機(jī)和近紅外相機(jī)，每天可多次拍攝北極冰情。WNISAT－1R衛(wèi)星質(zhì)量43kg，WNISAT－1衛(wèi)星質(zhì)量僅10kg。天氣新聞公司除使用自己公司衛(wèi)星氣象數(shù)據(jù)外，也利用日本氣象局“向日葵”（Himawari）星座的高等級數(shù)據(jù)，對全球多個國家提供商業(yè)氣象服務(wù)。

此外，國際上還有多家商業(yè)公司已經(jīng)發(fā)射和準(zhǔn)備發(fā)射氣象衛(wèi)星，比如美國地理光學(xué)公司（GeoOptics）2017年發(fā)射了3顆6U立方體氣象衛(wèi)星，分別命名為連續(xù)地球遙感觀測一致性倡議-1、2和3（CICERO－1、2和3），用于對地球大氣和表面開展GPS和“伽利略”（Galileo）衛(wèi)星無線電掩星測量，單星質(zhì)量10kg，計劃組建24顆“GPS無線電掩星”（GPS-RO）氣象衛(wèi)星星座。還有成立于2010年的行星智能公司（PlanetiQ），截至2017年累計融資額達(dá)8975萬美元，計劃到2020年發(fā)射30顆立方體氣象衛(wèi)星。這兩家公司也被NOAA授予氣象數(shù)據(jù)采購合同。

5 商業(yè)氣象市場到底有多大

衛(wèi)星氣象數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的差異：氣象數(shù)據(jù)是指大氣溫度、濕度、壓強(qiáng)、風(fēng)、云、雨、雷、電等數(shù)據(jù)；傳統(tǒng)遙感數(shù)據(jù)是指對特定陸地和海洋區(qū)域的影像數(shù)據(jù)。對于氣象服務(wù)來說，氣象數(shù)據(jù)多多益善，每一個氣象數(shù)據(jù)本身都是有價值的；但海量的遙感數(shù)據(jù)本身是沒有價值的，從中挖掘出的行業(yè)信息才有價值。

氣象市場容量有多大？商業(yè)氣象數(shù)據(jù)的市場又有多大？依據(jù)中國氣象服務(wù)協(xié)會提供的數(shù)據(jù)：到2025年，中國氣象市場將有3000億人民幣的規(guī)模，正弦空間初步調(diào)研航空、海洋、電力和農(nóng)業(yè)保險，目前存量市場近1000億元人民幣，加上物流、期貨、能源、交通等行業(yè)市場，國內(nèi)氣象市場目前肯定超過了1000億元人民幣，未來的增量預(yù)計是在農(nóng)業(yè)保險（由目前的25%提高到85%以上的農(nóng)地）、通航（從無到有，預(yù)計10倍于民航需求）、民航（從有到精）、海洋漁業(yè)等幾個大的方向。

正弦空間團(tuán)隊調(diào)研了佳格天地科技有限公司、心知科技有限公司和象輯科技有限公司等眾多氣象應(yīng)用公司，據(jù)部分知情人士透露，數(shù)據(jù)采購費用占30%～40%。按照30%計算，3000億元人民幣氣象市場中將有900億元人民幣是氣象數(shù)據(jù)市場，這些還沒有計算中國商業(yè)氣象星座數(shù)據(jù)出口部分。可見，未來商業(yè)氣象市場和氣象數(shù)據(jù)市場都是非?？捎^的。

6 結(jié)束語

國際上商業(yè)氣象服務(wù)的運(yùn)作方式有：①國家氣象部門不開展商業(yè)氣象服務(wù)，由私營氣象公司開展，如美國、日本等；②除私營氣象公司外，國家氣象部門也開展商業(yè)氣象服務(wù)，如英國、法國等；③國家氣象部門改組為氣象公司，整個國家的氣象服務(wù)工作都商業(yè)化，如新西蘭。筆者認(rèn)為，我國不適合走第3種運(yùn)作方式，比較理想的是走第1種運(yùn)作方式。無論哪種運(yùn)作方式，讓我國的商業(yè)公司擁有氣象衛(wèi)星和氣象數(shù)據(jù)源，讓諸多下游氣象應(yīng)用公司成為有源之水，都是我國商業(yè)氣象產(chǎn)業(yè)崛起的必經(jīng)之路。

總之，商業(yè)氣象星座是一個非常值得投資的商業(yè)航天方向，具有市場需求大、商業(yè)模式清晰、投資規(guī)模?。ㄅc其他低軌星座相比）、見效快等特點。