文|曹磊 沈康 馮林艷 劉洋 譚炳香 劉丹 中國林業(yè)科學研究院資源信息研究所

關鍵字：商業(yè)衛(wèi)星；遙感數(shù)據(jù)的應用；市場化；大眾化；主導作用

一、商業(yè)衛(wèi)星發(fā)展現(xiàn)狀

歐美國家率先步入了衛(wèi)星的商業(yè)化進程。早在20世紀80年代，美國就實施了陸地遙感商業(yè)化法規(guī)；隨后在1992年，美國國會通過了土地遙感政策法規(guī)，該法規(guī)明確了空間陸地遙感的各個用途，并且允許私營者運營個人遙感空間系統(tǒng)，一定程度上鼓勵了美國商業(yè)衛(wèi)星公司制造高分辨率觀測衛(wèi)星的計劃[1]。1972年，世界上第一顆陸地遙感衛(wèi)星Landsat-1發(fā)射成功，開啟了遙感衛(wèi)星發(fā)展的序幕。隨著技術積累、應用面擴大，國防軍事、政府部門對于高分辨率遙感衛(wèi)星圖像的需求日益增加。以美國、法國為代表的西方航天大國通過積極的政策導向和資金扶持，迅速開展了高性能遙感衛(wèi)星的研制和商業(yè)化運營，形成了政府監(jiān)督管理引導、企業(yè)自主運營良性循環(huán)的商業(yè)模式；大部分商業(yè)遙感衛(wèi)星以服務政府和國防用戶為主，主要的商業(yè)遙感公司均與政府和軍事用戶建立了長期合作關系，一定程度上促進了商業(yè)遙感衛(wèi)星的繁榮。

長期以來，各個國家通過制定相關政策和法規(guī)大力扶持商業(yè)衛(wèi)星，促進遙感事業(yè)的發(fā)展。在產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期，各個國家主要通過放開政策限制，提供資金援助、制定扶持措施、保障政府機構和商業(yè)機構之間管理和運行等手段，鼓勵和支持商業(yè)衛(wèi)星的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，政府則根據(jù)需求不斷調(diào)整政策，提供需求保障和相關政策，為商業(yè)衛(wèi)星進一步拓寬市場提供便利。

以美國為例，1994年的PDD-23號令，允許美國國內(nèi)商業(yè)公司經(jīng)營0.5m分辨率的遙感衛(wèi)星影像，5年之后，Space Imaging公司[后被美國數(shù)字地球公司（Digital Globe）兼并]成功發(fā)射空間分辨率達0.82m的IKONOS衛(wèi)星，標志著高分辨率商業(yè)衛(wèi)星時代的到來[2]。隨后，2001年10月發(fā)射的QuickBird衛(wèi)星將全色空間分辨率提高到了0.61m，多光譜分辨率則達到了2.44m[3]。2008年9月由GeoEye公司（后被數(shù)字地球公司合并）研制發(fā)射的Geoeye-1衛(wèi)星星下點成像時地面掃描覆蓋寬度達15.3km，每天可拍攝超過50萬km2的地面范圍[4]。2009年10月發(fā)射的WorldView-2則是世界上第一顆提供8波段的高分辨率商業(yè)遙感衛(wèi)星，大大提升了數(shù)字地球公司為客戶服務的能力[5]。2010年6月28日，在奧巴馬政府公布的《美國國家航天政策》中，強調(diào)政府部門和商業(yè)機構進行合作，為商業(yè)界提供更多參與航天活動的機會，并出臺各項政策鼓勵航天活動商業(yè)化的發(fā)展[6]。2014年6月，經(jīng)過美國國防部和國務院同意，美國商務部正式向數(shù)字地球公司批準其申請的銷售0.25m分辨率的衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)。隨著新政策的實施，2014年8月成功發(fā)射的第三代遙感衛(wèi)星WorldView-3，是世界上第一顆集多載荷、超光譜、高分辨率于一體的商業(yè)衛(wèi)星，可提供0.31m全色影像和1.24m的多光譜影像。2016年11月發(fā)射的WorldView-4商業(yè)遙感衛(wèi)星則大幅提高了數(shù)字地球公司星座群的整體數(shù)據(jù)采集能力，可以對地球上任意位置的平均拍攝頻率達到每天4.5次，且地面采樣距離（GSD）小于1m[7]。這幾顆里程碑式的衛(wèi)星見證了商業(yè)遙感發(fā)展的進程,同時也是以美國的WorldView系列、法國的SPOT系列、意大利的Cosmo-skymed系列等衛(wèi)星星座為代表的商業(yè)遙感衛(wèi)星服務體系建立歷程中不可或缺的部分。

2015年，全球商業(yè)衛(wèi)星公司主要以美國的數(shù)字地球公司和歐洲的空客防務與航天公司（ADS）為主，共占據(jù)了全球商業(yè)遙感87%的市場份額，需求主要集中在高分辨率領域[8]。2017年，加拿大信息通信公司MacDonald公司宣布已經(jīng)完成對衛(wèi)星影像服務公司數(shù)字地球共計 31億美元的收購，結束了為期7個月的收購歷程。MacDonald作為一家擁有全球通信業(yè)務的公司，在未來將會結合數(shù)字地球公司的地圖影像技術繼續(xù)鞏固自己在全球范圍內(nèi)的通信運營業(yè)務，商業(yè)衛(wèi)星以其獨特的優(yōu)勢向通信服務領域提供遙感應用服務，逐漸成為通信領域不可或缺的一部分。

國內(nèi)商業(yè)衛(wèi)星起步較晚。首先是以商業(yè)遙感服務公司——北京視寶衛(wèi)星圖像有限公司的創(chuàng)立為標志。該公司首先提供了法國SPOT系列衛(wèi)星商業(yè)化服務，其他國家不同分辨率、不同成像模式衛(wèi)星被導入國內(nèi)市場，使國內(nèi)商業(yè)遙感市場擁有大批量的國外衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)。國內(nèi)商業(yè)衛(wèi)星北京一號于2005年發(fā)射升空，是中國第一個由企業(yè)實施和運行的對地觀測衛(wèi)星，從此揭開了我國遙感衛(wèi)星的商業(yè)化進程。隨后，2015年吉林系列、北京二號和2016年高景系列等商業(yè)衛(wèi)星的成功發(fā)射，標志著我國商業(yè)衛(wèi)星隊伍正迅速壯大[9]。2017年6月15日，歐比特宇航科技有限公司（以下簡稱歐比特公司）的珠海一號遙感微納衛(wèi)星星座首發(fā)星在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射。隨后，2018年4月26日，珠海一號02組衛(wèi)星在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，由長征十一號運載火箭以“一箭五星”方式成功發(fā)射，5顆衛(wèi)星進入既定軌道，與在軌的2顆珠海一號衛(wèi)星組網(wǎng)，大幅度提高了星座采集遙感數(shù)據(jù)的能力。歐比特公司發(fā)射的珠海一號高光譜衛(wèi)星是國內(nèi)民營企業(yè)首次發(fā)射并運營的商用高光譜衛(wèi)星，樹立了國內(nèi)民營企業(yè)積極參與國家空間基礎設施建設、大力發(fā)展商業(yè)航天事業(yè)的典范。歐比特公司還通過政企合作、產(chǎn)學研合作的模式將其中兩顆高光譜衛(wèi)星冠名為貴陽一號、青科大一號。2018年6月2日成功發(fā)射的由武漢大學和長光衛(wèi)星技術有限公司合作研制的珞珈一號則是全球首顆夜光遙感衛(wèi)星，其商業(yè)化訂單模式專門面向高校研制。而計劃發(fā)射的深圳一號是我國第一顆商業(yè)化運營的合成孔徑雷達（SAR）衛(wèi)星。河北一號、姚頓一號等商業(yè)衛(wèi)星也蓄勢待發(fā)，分別從不同領域面向市場化和大眾化需求，提供相應的遙感技術服務，為遙感數(shù)據(jù)的應用奠定了堅實的基礎。

二、遙感數(shù)據(jù)應用現(xiàn)狀

從20世紀70年代開始，Landsat的發(fā)射實現(xiàn)了民用衛(wèi)星遙感事業(yè)從無到有的轉變，并一度壟斷國際衛(wèi)星遙感資源市場，但主要市場份額最終被法國SPOT地球觀測衛(wèi)星系統(tǒng)所占據(jù)。美國國會研究服務的報告回顧了Landsat的歷史，總結其原因是，盡管Landsat衛(wèi)星的應用范圍非常廣泛，但過去對其商業(yè)化應用的努力始終沒能成功，大部分數(shù)據(jù)用戶還是來自于政府機構。再者，地面無時無刻都在接收著海量的遙感數(shù)據(jù)，但在相應的領域中，由于缺乏市場動力，其實際利用率卻只有5%～10%，90%以上的數(shù)據(jù)閑置未被利用。

當前，世界各國遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)的應用十分廣泛，涉及領域包括環(huán)境監(jiān)測與管理、能源與自然資源管理、海事和災害應急管理、工程與基礎設施以及基于位置服務（LBS）等。遙感數(shù)據(jù)應用市場龐大，有巨大的發(fā)展?jié)摿??？v觀全球，遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)及增值產(chǎn)品每年的收入持續(xù)增加。根據(jù)美國北方天空研究（NSR）公司估算，2013年全球商業(yè)遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)值達23億多美元，其中遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)產(chǎn)品約為10.65億美元，增值產(chǎn)品約為12.35億美元[8,10]。據(jù)美國航天基金會估算，2013～2022年間遙感衛(wèi)星制造業(yè)收入總計約為358億美元，數(shù)據(jù)和增值產(chǎn)品收入將達377億美元，10年間衛(wèi)星遙感產(chǎn)業(yè)下游產(chǎn)值將超過上游[11]。而根據(jù)北方天空研究公司的數(shù)據(jù)，預計到2024年商業(yè)遙感市場規(guī)模將達51億美元。屆時，高空間分辨率數(shù)據(jù)將成為市場主體，預計有75%的市場占比，同時甚高分辨率數(shù)據(jù)也將有10%左右的市場[11]。

經(jīng)過21 世紀初期的快速發(fā)展，我國衛(wèi)星遙感技術及應用取得長足進步，已建立起較為完善的天基衛(wèi)星系統(tǒng)和地面基礎設施，形成了較為完備的應用和服務體系，在國土資源、氣象、海洋、環(huán)境、國防等領域都取得了豐碩的應用成果。而當前，我國遙感應用的主體多為政府部門和相關科研事業(yè)單位，遙感產(chǎn)業(yè)的發(fā)展主要來自于政府性需求，包括自然資源管理、災害監(jiān)測、生態(tài)保護等，遙感數(shù)據(jù)的分發(fā)也多以相關科研機構為主，數(shù)據(jù)獲取渠道單一、有限，遙感數(shù)據(jù)的應用價值沒有被充分挖掘。在我國，優(yōu)于2.5m分辨率的衛(wèi)星原始數(shù)據(jù)直接消費額為每年3～5億元，年平均增長率約為15%[8]，而基于遙感數(shù)據(jù)的處理、加工和應用等產(chǎn)業(yè)規(guī)模創(chuàng)造了年均數(shù)十億元收入且保持較快增長，但該市場被國外遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)所壟斷。雖然我國高分系列衛(wèi)星的發(fā)射一定程度上打破了國外對高分辨率遙感數(shù)據(jù)的壟斷，但高分系列遙感數(shù)據(jù)沒有面向市場，缺乏有效廣泛的應用渠道，與高分辨率商業(yè)遙感數(shù)據(jù)有關的應用產(chǎn)品仍然嚴重依賴進口。

目前，我國“金字塔”式的行業(yè)應用體系使得衛(wèi)星遙感應用多采取獨立用戶設計和集中管理的模式。大量有價值的遙感數(shù)據(jù)因缺乏使用長期被擱置，造成遙感衛(wèi)星資源的浪費，投資回報率較低。再者，由于衛(wèi)星資源長期為內(nèi)部人員所使用，導致地面資源服務產(chǎn)品和服務模型過于單一，應用推廣不足，行業(yè)應用遙感服務的意愿不強，嚴重限制了遙感數(shù)據(jù)的應用，一定程度上阻礙了遙感應用產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展。

三、商業(yè)衛(wèi)星推動遙感數(shù)據(jù)應用的主要原因

1．遙感數(shù)據(jù)的商業(yè)需求不斷擴大

隨著我國改革開放的進一步深入，經(jīng)濟體量的進一步加大，尤其是進入新時代以來，在自然資源監(jiān)測、生態(tài)環(huán)境保護、農(nóng)業(yè)農(nóng)村建設等方面，政府性的遙感數(shù)據(jù)應用需求逐漸向下延伸。各區(qū)縣的規(guī)劃建設管理、旅游企業(yè)和餐飲公司的服務管理、城市公共安全服務和交通管理等對遙感數(shù)據(jù)的需求，使得各區(qū)縣和企業(yè)作為遙感數(shù)據(jù)普通用戶的特點日益顯現(xiàn)。隨著互聯(lián)網(wǎng)和信息技術的發(fā)展，對地觀測數(shù)據(jù)市場從單純的政府性訂單逐漸轉向政府和企業(yè)的共同需求，且不斷向企業(yè)過渡。同時，政府性商業(yè)遙感數(shù)據(jù)的應用領域和深度也在不斷地擴大和加強，隨著市場規(guī)模的進一步擴充，遙感數(shù)據(jù)單一的政府性提供和應用遠遠不能滿足日益擴大的市場需求，更不能滿足新時代下大眾對遙感數(shù)據(jù)應用提供便捷生活的向往。

因此，近年來，國家政府層面上也出臺了一系列相關政策法規(guī)鼓勵商業(yè)衛(wèi)星的發(fā)展。2012年12月，國家發(fā)改委和財政部聯(lián)合下發(fā)的《關于2013年組織實施衛(wèi)星及應用產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項的補充通知》明確提出鼓勵開展衛(wèi)星遙感商業(yè)應用的模式創(chuàng)新，服務于市場商業(yè)需求。2014年11月《國務院關于創(chuàng)新重點領域投融資機制鼓勵社會投資的指導意見》中提出“完善民用遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)政策，加強政府采購服務，鼓勵民間資本研制、發(fā)射和運營商業(yè)遙感衛(wèi)星，提供市場化、專門化服務”。2015年國家《民用空間基礎設施中長期發(fā)展規(guī)劃》正式發(fā)布，規(guī)劃中明確提出亞米級高分辨率遙感衛(wèi)星星座將實現(xiàn)商業(yè)化的運營模式。

商業(yè)衛(wèi)星很大程度上可以滿足國民的經(jīng)濟建設，尤其是高分辨率遙感衛(wèi)星，無論在商業(yè)市場中，還是國家宏觀戰(zhàn)略上，商業(yè)衛(wèi)星都有著巨大的發(fā)展?jié)摿??？梢灶A見的是商業(yè)衛(wèi)星投入運營后，作為空間基礎設施的重要組成部分，是服務于社會可持續(xù)發(fā)展，服務于國家全球戰(zhàn)略，服務于國計民生，滿足國家“一帶一路”倡議等重大發(fā)展計劃的基礎設施的重要組成部分，這也是商業(yè)衛(wèi)星更加貼合市場需求，滿足不同用戶特點，充分發(fā)揮遙感數(shù)據(jù)應用的價值所決定的。

2．商業(yè)衛(wèi)星的本質和運營模式

遙感數(shù)據(jù)的應用已逐漸從單一的政府性需求轉向多元化的大眾性需求，遙感數(shù)據(jù)應用的類型、數(shù)據(jù)量和應用面也呈多元化的特點。商業(yè)衛(wèi)星以其商業(yè)化的本質及獨特的運營模式在這一轉變過程中起到了主導作用。

首先，商業(yè)衛(wèi)星的本質是逐利。推動遙感數(shù)據(jù)應用是商業(yè)衛(wèi)星生存之本，其本質決定商業(yè)衛(wèi)星比非商業(yè)衛(wèi)星有更大的壓力和動力去推動遙感數(shù)據(jù)的應用。由于市場靈活的競爭和淘汰機制，促使商業(yè)衛(wèi)星不斷提升自身商業(yè)衛(wèi)星技術，充分挖掘遙感數(shù)據(jù)的應用價值，提高遙感數(shù)據(jù)的支持和服務能力。法國SPOT系列衛(wèi)星，從1986年的20m分辨率，到SPOT-5的10m，再到SPOT-6的6m，分辨率不斷提高，提供了準確豐富、可靠動態(tài)的地理信息源，滿足了多個應用領域的需要，在全球范圍內(nèi)應用十分廣泛。在云服務平臺、全球一體化數(shù)據(jù)供應鏈等新型服務模式上，商業(yè)衛(wèi)星更具有創(chuàng)新性、開拓性和引領性。美國數(shù)字地球公司的WorldView-3空間分辨率達到0.31m，是世界上空間分辨率最高的光學遙感衛(wèi)星；英國Earth-i公司發(fā)射了全球首個全彩色視頻商業(yè)遙感衛(wèi)星，該衛(wèi)星也是歐洲首個既能提供視頻、又能提供靜止圖像的衛(wèi)星星座。

其次，推動遙感數(shù)據(jù)應用是商業(yè)衛(wèi)星的生存之本。商業(yè)衛(wèi)星有更大的壓力和動力最大化地開發(fā)和拓寬應用市場，全方位地提供相關培訓和技術支持，更貼近用戶需求。比如一直以來，林業(yè)行業(yè)在林業(yè)資源實時監(jiān)測與調(diào)查，森林防火與病蟲害防治等方面亟需創(chuàng)新和突破，此時，吉林系列商業(yè)衛(wèi)星聚焦林業(yè)核心需求，構建了為林業(yè)遙感應用專門設計的衛(wèi)星星座，對重點區(qū)域的重訪間隔可以達到每次10min，每天重訪30次以上，可以實現(xiàn)更高頻次的數(shù)據(jù)更新，進而對未來的“智慧林業(yè)”建設提供堅實的數(shù)據(jù)與信息支撐。

在運營和管理模式上，商業(yè)衛(wèi)星更是有著得天獨厚的優(yōu)勢。商業(yè)衛(wèi)星利用市場化的運營模式和合理的企業(yè)管理制度最大程度地挖掘出遙感數(shù)據(jù)價值，推動遙感數(shù)據(jù)應用。由于商業(yè)衛(wèi)星制造商和運營商相互獨立，可以最大程度地組合市場的優(yōu)質資源，利用多渠道的數(shù)據(jù)來源以及高質量的數(shù)據(jù)指標，方便快捷地整合市場領先技術資源，快速打開遙感數(shù)據(jù)的應用市場；另一方面，商業(yè)衛(wèi)星憑借多種數(shù)據(jù)分發(fā)的運營模式，可以加大衛(wèi)星數(shù)據(jù)銷售的廣度，促進遙感產(chǎn)業(yè)鏈中下游企業(yè)發(fā)展，滿足多樣化的市場需求。例如美國的數(shù)字地球公司，選擇鮑爾宇航技術公司作為WorldView系列衛(wèi)星的總承包商，鮑爾公司提供衛(wèi)星平臺負責衛(wèi)星總裝集成，ITT公司負責相機焦平面單元和數(shù)字處理單元設計和研發(fā)；同時，數(shù)字地球公司主要數(shù)據(jù)來源有Quickbird、WorldView等。2002年，ESRI公司的PCI格式文件在支持Quickbird RPC模型的基礎上，增加了嚴格的成像模型，提高了影像正射校正精度。同時數(shù)字地球公司是美國最大的遙感數(shù)據(jù)提供商，它與微軟公司合作，向微軟的虛擬地球業(yè)務提供高分辨率衛(wèi)星圖像，與DELORME公司合作，為手持GPS提供圖像，向TELOGIS公司提供移動數(shù)據(jù)資源管理服務，使商業(yè)遙感數(shù)據(jù)具有更廣泛的應用前景。

隨著遙感應用技術的進一步發(fā)展，“互聯(lián)網(wǎng)+”所帶來的市場動力，遙感數(shù)據(jù)的應用將會逐漸從單純的數(shù)據(jù)加工轉向數(shù)據(jù)的服務。一方面，商業(yè)衛(wèi)星因其商業(yè)的本質可打通遙感與市場的連接，提供給客戶更優(yōu)質的數(shù)據(jù)服務，進而充分利用市場激勵機制進一步開拓市場，實現(xiàn)遙感數(shù)據(jù)的應用增值。另一方面，商業(yè)衛(wèi)星可引入市場競爭機制，促使自身不斷提升遙感數(shù)據(jù)的應用能力，推動遙感技術的進步，形成遙感數(shù)據(jù)應用的良性循環(huán)。實踐證明，數(shù)字地球公司與歐洲空客防務與航天公司等大大小小的商業(yè)衛(wèi)星公司成功運營的經(jīng)驗，無不推動著Quickbird，WorldView和INKONOS等一系列衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的廣泛應用；各國軍方和政府的重要項目中對商業(yè)衛(wèi)星數(shù)據(jù)的購買和使用，無不體現(xiàn)著商業(yè)衛(wèi)星對遙感數(shù)據(jù)價值的充分挖掘；導航、通信、無人駕駛等相關領域中無不滲透著商業(yè)遙感數(shù)據(jù)的應用。

3.遙感數(shù)據(jù)從單一走向大眾，從應用走向服務

隨著遙感產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，遙感數(shù)據(jù)的應用已從單一的政府性需求發(fā)展到現(xiàn)在的多元化大眾性需求，從單純的遙感數(shù)據(jù)應用轉向遙感數(shù)據(jù)服務。隨著土地利用調(diào)查、自然資源管理以及導航地圖服務等應用領域不斷深化，遙感數(shù)據(jù)的市場化和大眾化是遙感數(shù)據(jù)應用的發(fā)展方向。

過去，遙感產(chǎn)業(yè)的發(fā)展多是來自單一的政府性需求，如自然資源管理、環(huán)境監(jiān)測等。隨著市場的不斷擴大，商業(yè)衛(wèi)星在軟硬件技術方面的不斷突破，遙感數(shù)據(jù)多元化的應用正不斷服務于社會，服務于大眾，在旅游和餐飲等服務業(yè)、股票和保險等金融業(yè)以及建筑和公共管理等方面與人們的生活密不可分。百度和谷歌等新興的互聯(lián)網(wǎng)公司每年需要投入大量資金用于遙感數(shù)據(jù)及相關服務的更新和采購。美國工業(yè)協(xié)會曾做過一個調(diào)查，2014年全球衛(wèi)星收入為745億美元，其中大概57%的收入來自手機、電腦和其他移動設備嵌入位置服務[12]。實際上，大眾對衛(wèi)星遙感系統(tǒng)比軍事政府等部門有著更廣泛的應用需求，而商業(yè)衛(wèi)星在其中起到了重要作用?？v觀全球，整個遙感數(shù)據(jù)應用市場已被國外成熟的商業(yè)衛(wèi)星公司占據(jù)，而我國目前正處于商業(yè)衛(wèi)星飛速發(fā)展的黃金時期。隨著我國整個遙感產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，遙感數(shù)據(jù)的應用逐步市場化，商業(yè)衛(wèi)星對推動遙感數(shù)據(jù)的應用所起的主導作用將逐漸加深。

遙感事業(yè)的發(fā)展既需要立足于當前，也要著眼于未來，要始終堅持遙感數(shù)據(jù)應用的大眾化方向，促進遙感事業(yè)的產(chǎn)業(yè)化，提升遙感數(shù)據(jù)的服務能力，推進衛(wèi)星觀測系統(tǒng)的商業(yè)化，推動遙感應用的市場化，更好地服務于國民經(jīng)濟發(fā)展。