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商用遥感卫星竞争大幕初启

2019-02-21 04:05
来源: 经济参考报

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  在商用遥感卫星技术领域,中国属于“后来者”,但同时也在快速进步,扮演着“追赶者”的角色。业内人士认为,得益于技术的进步和商业用途的开拓,我国商用遥感卫星市场竞争大幕已经拉开,未来5年至10年,这一领域将通过资源整合在竞争中形成更多“发展红利”。

  全球商用遥感卫星技术持续突破

  2019-02-21,“文昌超算一号”商业遥感卫星在酒泉卫星发射中心通过长征十一号运载火箭发射升空。作为海南省首颗上天运营的商业卫星,该卫星与长光卫星目前在轨的10颗卫星并网运行,专门为海南及南海区域提供遥感信息服务

  业内人士分析认为,全球遥感卫星技术在过去几十年时间里实现了快突破。

  上世纪90年代冷战结束后,各国各行各业对利用卫星遥感图像来获取高质量的地理空间数据的需求日益增加。美国商业航天部门迅速捕捉到这一商机,从20世纪90年代起不断发射造价相对低廉的多颗商业遥感卫星,并抢夺到了国际市场绝大多数份额。

  不过,军用侦察卫星虽然分辨率高,但视场窄,商业遥感卫星分辨率虽略低于侦察卫星,但视场较宽。更为重要的是,随着商业遥感卫星分辨率、快速反应能力、产品图像质量不断提高,目前使用的最高分辨率的商业遥感卫星,在技术水平上已超过许多国家拥有的军用侦察卫星。

  在经济社会发展过程中,卫星遥感技术的作用日益凸显。DigitalGlobe公司中国区负责人宋常青介绍,从1999年开始,DigitalGlobe就发射商用卫星IKONOS,2001年发射了QuickBird,2007年发射的World View系列的World View 1号,达到50cm分辨率;2008年发射了GeoEye-1;2014年发射了World View 3,分辨率达到30cm。商用遥感卫星DigitalGlobe已经在拍摄全球影像接近20年,累计存档数据超过100PB的数据,超大型的影像存档,各个时间段,全部卫星群每天的采集能力超过300万平方公里。

  令人震撼的技术细节是,DigitalGlobe占据着业界目前商用遥感卫星的最高分辨率——30cm,相当于卫星在离地球大概600多公里的轨道上,以每90分钟转一圈的速度运行,能拍摄到笔记本大小物品的清晰影像。因为技术优势,DigitalGlobe被多家国际组织、知名公司选为合作伙伴。

  DigitalGlobe还有项独门技术,能够在浓烟密布的森林大火中找到火点。如果发生森林大火,浓厚的烟雾会阻碍卫星的拍摄。但是DigitalGlobe的World View 3号卫星拥有16个波段。通过特定的短波红外光谱信息组合,能够去除烟雾,透过烟雾看到下面的火点,指导政府部门尽快地找到火点位置,通过影像评估火灾程度等。

  在商用遥感卫星技术领域,中国属于“后来者”,但同时也扮演着“追赶者”的角色。与先行国家相比,我国卫星遥感技术起步大约晚了十年。1975年,我国成为世界上第三个掌握返回式卫星技术的国家。上世纪80年代中期,我国利用该技术成功发射两颗国土资源普查卫星,初步满足了对卫星遥感信息的需求。

  1999年我国发射的中巴地球资源卫星01星,首次将CCD相机(电荷耦合器件)用于遥感卫星。传输型数字遥感卫星替代返回式遥感卫星,大大拓宽了遥感应用领域,成为其转向民用的标志。

  中国科学院院士、武汉大学遥感信息工程学院院长龚建雅介绍,经过10多年时间的发展,通过不断创新和攻关,我国遥感数据源得到了极大丰富,卫星影像高精度无地面控制精确处理等技术也取得了突破。

  与此同时,全球遥感卫星的趋势则是“更快、更广、更精细”:2013年DigitalGlobe发射了拍摄分辨率46cm的GeoEye,2015年发射了云平台,2016年发射的World View 4号卫星,分辨率达到了30cm。

  值得注意的是,如今国内市场上国外卫星数据的价格开始大幅降低,分辨率低于2米的卫星数据已基本退出市场。

  市场“全产业链”竞争开启

  最近5年时间,得益于越来越多的商业巨头参与到卫星发射行业以及微纳卫星和立方体卫星的发射数量快速增长,全球遥感卫星数量快速增长。根据美国忧思科学家联盟(The Union of Concerned Scientists,UCS)发布的数据显示,截至2018年10月,全球遥感卫星数量达到684颗。

  高技术、高投入、高密度、广覆盖、深应用,这是全球商用遥感卫星市场竞争的核心领域。更为重要的是,商用遥感卫星领域单一卫星完全是“独木不成林”的状态,单一卫星覆盖范围极其有限,掌握的数据微乎其微,只有建设高密度、广覆盖的卫星群,才能占据市场的高端领域,形成自上而下对竞争对手的强势技术“碾压”。

  DigitalGlobe透露的下一代卫星计划是,建设新的卫星群World View Legion,计划在2021年之前最少发射两颗卫星,完全由DigitalGlobe自行设计制造,并由SpaceX的猎鹰9可返回式火箭发射,最大限度地降低发射成本,同时可以成倍提高卫星采集能力。

  在布设“全球探头”的同时,商用遥感卫星也会充分利用大数据和人工智能技术,根据客户需求进行数据图像的提取分析、趋势研判等。

  中国资源卫星应用中心主任徐文表示:“早期卫星遥感以公益服务为主,不太注重挖掘数据的商业价值,缺乏对创新积极性的激励,几乎是用户需要什么就提供什么。商业化以后机制则完全不同,除了为满足用户需求之外,还积极主动挖掘数据的商业价值,扩大市场。”

  宋常青介绍说:“商用遥感卫星需要大量的卫星影像作为基础数据,同时还需要根据政府部门、资产管理公司、企业的需求,对建筑、物流、空间地理等进行分析,进而影像领域中推动自动驾驶、高清地图形成、地质结构变化、气象环境变化等,不仅可以在未来的自动驾驶、高清地图中全面呈现,更能够在农作物生产、产业结构调整、人群流向状况、工业发展态势等,提供从宏观政策到微观细节的研判和建议。”

  在澳大利亚,与DigitalGlobe密切合作的客户PSMA,通过高分辨率的卫星影像,结合机器学习的算法,在3个月时间里,把澳洲全境的1300多万栋建筑物都提取出来,形成了详细的3D立体影像图。如果按照传统走街串巷的方式,3年至5年时间也未必能够完成这一目标。这些一手动态更新的数据和信息,为保险公司、通信电力企业、石油管道、水电地下管网建设企业提供了极其重要的应用场景,大面积缩短了规划建设的时间基础数据收集、设计、修改、增补时间。

  深度应用仍需打破横向隔阂

  业内人士认为,国家发展战略需要遥感卫星提供智慧力量,各行业的遥感应用需求旺盛。比如,在生态文明、“一带一路”建设、军民融合发展、科学防灾减灾等领域,都需要遥感技术和数据支撑。

  据中国气象局原副局长许小峰介绍,目前国内已经形成了气象、海洋、高分、资源、环境等对地遥感观测卫星系列,商业遥感卫星系列也发展得非常快。其中,作为全球对地观测气象卫星的重要成员,我国风云气象卫星已成功发射了17颗,目前有8颗在轨运行,且每颗卫星都获得了大量遥感数据。

  以“一带一路”建设为例,“一带一路”相关国家区域多为沙漠、海洋、高原、山地,暴雨、强对流、森林草原火情、沙尘暴等灾害损失是全球平均值的两倍以上,遥感卫星可对这些区域开展全天候、立体化观测,清晰地捕捉灾害变化。

  气象灾害是自然灾害中占比最大的灾种,遥感技术可提供大范围、高时效、直观精确的各类产品,为气象监测发挥不可替代的重要作用。生态文明建设也迫切需要精细化的遥感服务,精准监测植被变化、地表温度、雾霾、沙尘、干旱、火情、水情等。

  遥感卫星领域的专业人士认为,从国家战略布局、政府部门应用,以及商业领域的广泛应用来看,遥感卫星的发展亟待解决两个方面的问题:一方面是实现政府各部门的信息共享、互联互通,另一方面则是实现深度开发应用,这就需要尽快打破卫星遥感数据分散在气象、海洋、环境、减灾、测绘、地震等各个部门的现状,尽快实现信息互联互通和共享。

  打破信息互联互通壁垒的深层含义在于:既要将分散的遥感数据转换为各行业、各部门、每个科技人员都能方便获取和使用的数据信息,实现多星多源多种遥感数据融合共享,同时又要将数据结合人工智能、机器人的方式,实现更广范围的应用。

  2010年,我国启动高分辨率对地观测系统重大专项,目前共有6颗民用高分系列卫星在轨运行,其中2014年发射的高分二号首次在国产遥感卫星中达到了亚米级分辨率。

  随着一批高性能指标的遥感卫星投入应用,国产遥感卫星数据得到了用户认可,尤其是高分辨率卫星数据从市场占比几乎为零开始逐渐提高。徐文说,如今我国中低分辨率数据基本实现自给自足,高分辨率数据已占到国内市场的85%左右,并进入欧盟等发达国家和地区市场。

  2018年全球卫星应用产业规模约为3200亿美元,遥感仅占不到1%,商业化程度尚处培育阶段。

  业内人士认为,商业遥感卫星在全球是一个新兴产业、朝阳产业,同时有国家大力支持、企业大量参与、跨行业技术整合,云技术、人工智能、机器人等领域参与其中,形成了强大的资源整合能力,产生了更高的效率。数据收集更加庞大、应用范围更广、成本日益降低,能够大幅降低原先的遥感影像使用门槛。

  宋常青说:“这意味着有更多的领域能够在同行、同业、跨行业、跨地域、跨学科进行分享,将成为高技术分享的‘发展红利’。”

(文章来源:经济参考报)

(责任编辑:DF387)

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