“一帶一路”交通能源重大工程安全信息服務(wù)保障應(yīng)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(wù)保障應(yīng)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(shù)與多學(xué)科的交叉融合發(fā)展，開拓了空間技術(shù)在重大工程建設(shè)的巨大作用和應(yīng)用潛力。在當(dāng)前“一帶一路”戰(zhàn)略全面實(shí)施的大背景下，亟需中國(guó)航天借助空間技術(shù)為沿線企業(yè)業(yè)務(wù)安全和信息安全提供高效可靠的保障服務(wù)。文章旨在以中國(guó)航天的空間信息資源優(yōu)勢(shì)為基礎(chǔ)，分析沿帶路區(qū)域工程建設(shè)對(duì)安全信息保障服務(wù)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(wù)構(gòu)想，并重點(diǎn)突出其在石油和鐵路等工程領(lǐng)域的示范應(yīng)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(zhì)量運(yùn)行支撐平臺(tái)、空間信息數(shù)據(jù)分發(fā)網(wǎng)絡(luò)、用戶系統(tǒng)等全面的安全信息保障服務(wù)。

一、“一帶一路”重大工程安全信息服務(wù)保障應(yīng)用示范建設(shè)必要性

絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶和21世紀(jì)海上絲綢之路（“一帶一路”）戰(zhàn)略全面實(shí)施大背景下，中國(guó)企業(yè)“走出去”的模式呈現(xiàn)井噴式增長(zhǎng)，中國(guó)企業(yè)海外重大基礎(chǔ)設(shè)施工程數(shù)量、規(guī)模日益增大，亟需中國(guó)航天借助空間技術(shù)為沿帶路中國(guó)企業(yè)海外人員、業(yè)務(wù)安全和信息安全提供高效可靠的保障服務(wù)。航天合作必須以服務(wù)“一帶一路”重大工程建設(shè)為出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)，將空間信息技術(shù)廣泛運(yùn)用于重大工程建設(shè)中，充分發(fā)揮空間信息應(yīng)用服務(wù)自身的優(yōu)越性，融合衛(wèi)星通信、衛(wèi)星導(dǎo)航和衛(wèi)星遙感技術(shù)，開展空間信息服務(wù)保障和增值服務(wù)，服務(wù)于海外重大工程建設(shè)，服務(wù)于中國(guó)企業(yè)“走出去”，服務(wù)于“一帶一路”戰(zhàn)略實(shí)施。

1. 支撐“一帶一路”戰(zhàn)略，服務(wù)國(guó)家政治外交大局

推進(jìn)“一帶一路”建設(shè)是黨中央、國(guó)務(wù)院根據(jù)全球形勢(shì)深刻變化，統(tǒng)籌國(guó)內(nèi)國(guó)際兩個(gè)大局做出的重大戰(zhàn)略決策，對(duì)我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)和世界地位具有深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。通過(guò)“一帶一路”交通能源重大工程安全信息服務(wù)保障示范建設(shè)，構(gòu)建中國(guó)海外企業(yè)空間信息服務(wù)保障網(wǎng)，打造天基絲綢之路，實(shí)現(xiàn)自主衛(wèi)星數(shù)據(jù)保障率70%以上，助力“一帶一路”戰(zhàn)略實(shí)施。

2. 滿足“一帶一路”區(qū)域重大工程安全信息服務(wù)需求

我國(guó)企業(yè)“走出去”數(shù)量和規(guī)模不斷增長(zhǎng)，必將產(chǎn)生對(duì)規(guī)劃服務(wù)、勘測(cè)設(shè)計(jì)服務(wù)、工程監(jiān)控服務(wù)、運(yùn)行維護(hù)服務(wù)、工程信息化管理服務(wù)等的迫切需求。通過(guò)“一帶一路”重大工程安全信息服務(wù)保障示范建設(shè)，可服務(wù)于交通、能源、農(nóng)業(yè)、水利、環(huán)境、測(cè)繪、海洋等方面，滿足其不斷增長(zhǎng)的安全信息服務(wù)需求。

3. 提升我國(guó)自主衛(wèi)星技術(shù)空間服務(wù)能力，帶動(dòng)空間信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展

“一帶一路”交通能源重大工程安全信息服務(wù)保障示范建設(shè)是擺脫核心技術(shù)受制于人的重大戰(zhàn)略舉措，將實(shí)現(xiàn)技術(shù)能力上從追趕世界先進(jìn)技術(shù)為主向自主創(chuàng)新為主轉(zhuǎn)變，服務(wù)模式上從試驗(yàn)應(yīng)用向綜合信息應(yīng)用服務(wù)轉(zhuǎn)變，數(shù)據(jù)信息應(yīng)用上從主要依靠國(guó)外信息為主向依靠我國(guó)自主信息轉(zhuǎn)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(zhuǎn)變，滿足“一帶一路”戰(zhàn)略實(shí)施對(duì)信息互聯(lián)互通的重大需求，提升在新形勢(shì)下我國(guó)航天產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

4. 提升我國(guó)空間信息服務(wù)保障國(guó)際化能力，做好衛(wèi)星綜合應(yīng)用示范

“一帶一路”交通能源重大工程安全信息服務(wù)保障示范建設(shè)，將大幅提升我國(guó)空間信息的國(guó)際化服務(wù)能力。應(yīng)用示范涵蓋“一帶一路”沿線國(guó)家的重點(diǎn)工程，將促進(jìn)衛(wèi)星綜合應(yīng)用產(chǎn)業(yè)在“一帶一路”沿線國(guó)家的發(fā)展和推廣，打造出國(guó)際市場(chǎng)上以重大工程安全信息服務(wù)保障為亮點(diǎn)的一流衛(wèi)星綜合應(yīng)用系統(tǒng)集成商、核心產(chǎn)品制造商和運(yùn)營(yíng)服務(wù)提供商，并形成一套空間信息服務(wù)保障系統(tǒng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

二、“一帶一路”重大工程安全信息服務(wù)保障系統(tǒng)構(gòu)建

為達(dá)到向“一帶一路”區(qū)域正在實(shí)施或近些年規(guī)劃實(shí)施的交通、能源領(lǐng)域等重大工程提供以空間信息為基礎(chǔ)的安全信息服務(wù)保障的目的，以中國(guó)自主衛(wèi)星資源為基礎(chǔ)，輔以部分國(guó)際資源支撐安全信息服務(wù)保障系統(tǒng)。本文將“一帶一路”重大工程安全信息服務(wù)保障系統(tǒng)劃分為運(yùn)行支撐平臺(tái)、空間信息數(shù)據(jù)分發(fā)網(wǎng)絡(luò)、用戶系統(tǒng)三個(gè)模塊。系統(tǒng)依托運(yùn)行支撐平臺(tái)和空間信息數(shù)據(jù)分發(fā)網(wǎng)絡(luò)，以用戶終端的形式向各行業(yè)應(yīng)用示范提供基于空間信息應(yīng)用的綜合性服務(wù)。

圖1 “一帶一路”交通能源重大工程安全信息服務(wù)保障系統(tǒng)組成圖

1. 運(yùn)行支撐平臺(tái)

運(yùn)行支撐平臺(tái)由門戶系統(tǒng)、運(yùn)維系統(tǒng)、空間遙感信息服務(wù)系統(tǒng)和時(shí)空基準(zhǔn)位置服務(wù)系統(tǒng)構(gòu)成。門戶系統(tǒng)是一個(gè)多元綜合信息管理和服務(wù)平臺(tái)；運(yùn)維系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)計(jì)費(fèi)、售后維護(hù)、通信網(wǎng)管和數(shù)據(jù)加密服務(wù)；空間遙感信息服務(wù)系統(tǒng)主要完成國(guó)內(nèi)外測(cè)繪衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理和無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)處理，進(jìn)行不同比例尺基礎(chǔ)測(cè)繪產(chǎn)品生產(chǎn)，以及接收門戶系統(tǒng)共享協(xié)調(diào)的的多源遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)，對(duì)多源遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，生產(chǎn)系統(tǒng)幾何校正產(chǎn)品、幾何精校正產(chǎn)品及正射校正產(chǎn)品，對(duì)數(shù)據(jù)產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)；時(shí)空基準(zhǔn)位置服務(wù)系統(tǒng)為運(yùn)行支撐平臺(tái)提供位置服務(wù)支撐，包含位置共享服務(wù)平臺(tái)和移動(dòng)終端服務(wù)系統(tǒng)。

2. 空間信息數(shù)據(jù)分發(fā)網(wǎng)絡(luò)

空間信息數(shù)據(jù)分發(fā)網(wǎng)絡(luò)是由多顆衛(wèi)星、多個(gè)信關(guān)站、信關(guān)站互聯(lián)的地面網(wǎng)絡(luò)以及北京網(wǎng)管系統(tǒng)組成的天地一體通信系統(tǒng)，主要由北京信關(guān)站、老撾信關(guān)站、白俄羅斯信關(guān)站以及玻利維亞信關(guān)站組成。空間信息數(shù)據(jù)分發(fā)網(wǎng)絡(luò)可為“一帶一路”沿線國(guó)家用戶和中國(guó)企業(yè)境外投資項(xiàng)目提供話音、數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)接入、視頻會(huì)議以及視頻監(jiān)控等衛(wèi)星通信綜合業(yè)務(wù)服務(wù)，在服務(wù)范圍內(nèi)的用戶通過(guò)通信端站，包括固定站、車載站、船載站或機(jī)載站接入該網(wǎng)絡(luò)，即可實(shí)現(xiàn)與企業(yè)間、個(gè)人間的語(yǔ)音、視頻和互聯(lián)網(wǎng)交互。

3. 用戶系統(tǒng)

用戶終端主要包括通信終端、導(dǎo)航終端、遙感數(shù)據(jù)包和應(yīng)用軟件、信息化服務(wù)軟件。通信加密終端保障信道的數(shù)據(jù)傳輸安全，為系統(tǒng)提供高層次的通信保密服務(wù)；導(dǎo)航終端實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施的定位、通信、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)傳輸、接收及回復(fù)調(diào)度管理指令等功能，支持人機(jī)操作實(shí)現(xiàn)工作中位置數(shù)據(jù)的采集、標(biāo)注和存儲(chǔ)等；遙感數(shù)據(jù)包和應(yīng)用軟件通過(guò)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)共享協(xié)調(diào)平臺(tái)充分整合我國(guó)國(guó)產(chǎn)高空間、高光譜分辨率遙感衛(wèi)星、國(guó)外衛(wèi)星數(shù)據(jù)資源，為規(guī)劃、勘探設(shè)計(jì)、工程監(jiān)控提供數(shù)據(jù)支撐；信息化服務(wù)軟件通過(guò)信息化技術(shù)實(shí)現(xiàn)海內(nèi)外企業(yè)綜合運(yùn)營(yíng)管理服務(wù)，及針對(duì)石油及鐵路等行業(yè)應(yīng)用的遠(yuǎn)程運(yùn)維支持軟件。

三、示范應(yīng)用

1. “一帶一路”石油示范應(yīng)用工程

油田建設(shè)的各類信息90%以上與地理空間信息有關(guān)，而新型高分辨率衛(wèi)星遙感信息是最廉價(jià)、高效的手段?？臻g信息技術(shù)能夠?yàn)橛蜌獾孛婀こ炭睖y(cè)，油氣開發(fā)區(qū)的地面工程規(guī)劃、建設(shè)與管理，油氣工程環(huán)境監(jiān)測(cè)等方面提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

石油資源規(guī)劃利用遙感技術(shù)，選擇重點(diǎn)油田或產(chǎn)油區(qū)，采取衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)相結(jié)合、計(jì)算機(jī)自動(dòng)信息提取和人機(jī)交互解譯相結(jié)合、室內(nèi)綜合研究與實(shí)地調(diào)查相結(jié)合的技術(shù)路線，對(duì)石油資源開采進(jìn)行合理規(guī)劃，形成綜合分析、評(píng)價(jià)報(bào)告，保持石油資源的可持續(xù)開發(fā)與利用。

石油資源調(diào)查評(píng)價(jià)基于空間信息技術(shù)開展示范應(yīng)用，主要面向境外陸域油氣資源、海域油氣資源、境內(nèi)陸域裸露區(qū)油氣資源三類資源調(diào)查評(píng)價(jià)，選取重點(diǎn)國(guó)家及區(qū)域進(jìn)行應(yīng)用示范，帶動(dòng)國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)在“一帶一路”國(guó)家的綜合應(yīng)用示范推廣。

石油工程監(jiān)控基于GNSS系統(tǒng)的定位、短報(bào)文通信功能和遙感衛(wèi)星專題圖開展，實(shí)現(xiàn)對(duì)大型海上鉆井平臺(tái)施工設(shè)施、大型油輪運(yùn)輸安全、海上探測(cè)作業(yè)位置有效感知和有效調(diào)度，實(shí)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)的綜合接入、組織管理和共享交換服務(wù)，實(shí)現(xiàn)人員和重大工程設(shè)施管理以及工程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)海上溢油監(jiān)控，使石油企業(yè)各級(jí)管理部門可隨時(shí)掌握油氣田建設(shè)工程設(shè)備、車輛、運(yùn)輸船舶及人員實(shí)時(shí)情況，以便結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行指揮調(diào)度和預(yù)警預(yù)報(bào)。

2. “一帶一路”鐵路示范應(yīng)用工程

隨著各種新技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，鐵路規(guī)劃設(shè)計(jì)的手段也發(fā)生了根本變革，融入更多新技術(shù)到鐵路規(guī)劃設(shè)計(jì)中來(lái)，也是鐵路規(guī)劃設(shè)計(jì)學(xué)科發(fā)展的必然需要。傳統(tǒng)的等高線地形圖模型已不能滿足我國(guó)高速建設(shè)的鐵路環(huán)境規(guī)劃、地質(zhì)規(guī)劃和景觀規(guī)劃的需求。因此，研究將遙感技術(shù)、數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、數(shù)字地質(zhì)技術(shù)相集成，建立一個(gè)能夠同時(shí)滿足地質(zhì)規(guī)劃要求和環(huán)境規(guī)劃要求的應(yīng)用示范系統(tǒng)。

鐵路規(guī)劃應(yīng)用示范針對(duì)復(fù)雜的地形地貌造成的鐵路規(guī)劃存在困難的問(wèn)題，利用遙感測(cè)繪手段，結(jié)合外業(yè)采集控制信息、地質(zhì)信息等數(shù)據(jù)，進(jìn)行示范區(qū)域內(nèi)地質(zhì)環(huán)境信息、地形地理信息的提取；同時(shí)對(duì)示范區(qū)域內(nèi)地質(zhì)環(huán)境、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地貌類型等信息進(jìn)行人工外業(yè)驗(yàn)證調(diào)查，采用傳統(tǒng)測(cè)繪手段開展地形勘察、地形采集、鐵路建設(shè)前期踏勘，以及相應(yīng)的試點(diǎn)區(qū)域驗(yàn)證等工作，最終獲得相應(yīng)的專題產(chǎn)品驗(yàn)證測(cè)繪產(chǎn)品、高分遙感影像及鐵路規(guī)劃建設(shè)應(yīng)用示范系統(tǒng)對(duì)于復(fù)雜地段鐵路規(guī)劃、路線方案選擇等方面的應(yīng)用能力。

鐵路勘測(cè)設(shè)計(jì)分析應(yīng)用示范以國(guó)產(chǎn)遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)為主，輔以國(guó)外遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)，重點(diǎn)針對(duì)大比例尺地形圖、專題圖快速制作、地質(zhì)判釋三個(gè)方面向“一帶一路”沿線鐵路交通領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用示范，具備向鐵路交通行業(yè)提供高分遙感數(shù)據(jù)支撐能力。

鐵路工程監(jiān)控應(yīng)用示范內(nèi)容包括基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用技術(shù)，開發(fā)大型設(shè)施定位終端、便攜型GNSS工程巡檢終端，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工人員、設(shè)施、物資的有效監(jiān)控和監(jiān)管，可以滿足高速鐵路建設(shè)施工中對(duì)重大基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行實(shí)時(shí)位置感知的需求，支持巡檢人員對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)各類要素信息的采集；利用衛(wèi)星導(dǎo)航增強(qiáng)技術(shù)構(gòu)建高精度智能碾壓系統(tǒng)，保證碾壓質(zhì)量。

四、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)“一帶一路”交通能源重大工程安全信息服務(wù)保障示范建設(shè)，構(gòu)建中國(guó)海外企業(yè)空間信息服務(wù)保障網(wǎng)，助力“一帶一路”戰(zhàn)略實(shí)施;支撐“一帶一路”戰(zhàn)略，服務(wù)國(guó)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(wù)需求；提升我國(guó)自主衛(wèi)星技術(shù)空間服務(wù)能力，帶動(dòng)空間信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展；提升我國(guó)空間信息服務(wù)保障國(guó)際化能力，做好衛(wèi)星綜合應(yīng)用示范應(yīng)用。