商業遙感衛星的應用及發展趨勢

賈曉陽 韓瑩瑩

摘 ?要：近年來，商業遙感衛星技術已經實現了快速突破，高分遙感衛星的發射和激光雷達技術的成熟進一步豐富了遙感數據的來源。由于深入挖掘遙感數據的能力不足，在應用領域上限制了商業遙感衛星的發展。隨著國家政策的鼓勵和支持，一大批創新型企業開展商業遙感衛星研發和數據應用，推進了遙感數據向市場化方向發展。該文對商業遙感衛星在不同的領域應用的數據特點及應用的現狀進行了分析，在此之上對商業遙感衛星的發展趨勢進行了探究，為商業遙感衛星的發展和遙感信息服務的開拓提供了思考，從而讓遙感數據的應用惠及更多領域，推動我國商業遙感產業的發展。

關鍵詞：商業遙感衛星 ?遙感數據 ?應用領域 ?發展趨勢

中圖分類號：V19;TP79 ? 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）06（c）-0011-02

進入21世紀以來，商業航天的發展步入了快車道，逐漸成為太空經濟的新增長點，各國都在搶占商業航天的市場份額，來分享太空經濟的“蛋糕”。據美國衛星產業協會2019年會議上公布的數據，2018年發射衛星總數超過300顆，在軌衛星達到2100顆，全球衛星產業總收入達到2774億美元，其中衛星服務占45.6%，由此可見商業衛星市場潛力巨大。為了讓商業航天更好地服務經濟建設和百姓的生活，我國在2015年提出了《國家民用空間基礎設施長期發展規劃》鼓勵民間資本投入到國家基礎設施的建設，為商業遙感衛星快速發展和走向國際市場帶來了契機。面對多種商業用戶對遙感技術多元化的需求，商業遙感衛星的時間分辨率、空間分辨率、光譜分辨率、重訪周期等技術指標在不同的商業用戶之間要求有所區別。目前，商業遙感衛星在現代通信、軍事國防、資源勘探、環境監測等領域都承擔著重要的角色，該文主要對不同領域應用數據的特點和應用現狀進行了總結概括。

1 ?商業遙感衛星的應用

1.1 軍事國防

軍事國防領域關注衛星數據的高時間分辨率、高空間分辨率和高定位精度，同時還要注重信息傳輸的安全性和保密性。隨著商業遙感衛星的不斷發射，可以組成近地軌道的衛星星座，提供更大的覆蓋范圍，縮短反應時間，迅速獲得高分辨率的影像。通過與軍用衛星協同觀測，可以實時掌握敵方兵力及裝備等情況。在戰爭時期，利用商業衛星來監測敵方兵力的戰略部署，重點區域用更高分辨率的軍用衛星來重點監測，可以緩解軍用衛星的壓力，及時掌握戰場上的局勢，對戰術上的決策起著輔助性的作用。

1.2 自然資源管理

自然資源管理的遙感數據一般具有中低分辨率，覆蓋范圍寬，重訪周期短的特點。在自然資源管理方面取得顯著成就的領域有農業和林業。農業一直是我國國民經濟的命脈，在農業上運用遙感技術，可以預防農業災害的發生，還可以預測農作物的產量和質量，減少了傳統估產工作的任務量增加了準確性。根據獲取遙感數據監測農作物生長，定量施肥，實現了精準農業，促進了我國向現代化農業轉變，向智慧農業發展。我國的林業資源分布的區域廣闊，應用遙感技術可以在短時間內掌握林業資源的調查和監測，為數字林業的推廣提供了靈活快捷的方式。由于無人機具有小型化和輕量化的特點，將無人機與遙感技術結合起來會豐富林業資源信息的來源，為林業的調查和執法提供更有效的數據。

1.3 自然災害的應急管理

自然災害的應急管理主要關注衛星數據快速連續獲取，圖像數據的分析和整合。在自然災害發生之前，做好風險監測，及時播報預警信息，最大限度地減輕災害的損失，保障國民經濟的快速發展。在發生自然災害時，針對災情發生的范圍、路況受損情況開展監測，提供及時準確的空間信息服務，根據提供的信息幫助救援人員制訂營救的方案。恢復重建時，利用遙感技術為災后重建工作提供科學的依據及決策咨詢，通過觀測手段對各項恢復重建工作的實施情況進行監測，事關災區人民的根本利益及災區的持續發展。

1.4 基礎設施

基礎設施建設過程中對遙感數據的需求是分辨率高、定位精度高、時效性低。基礎設施涵蓋了城市的交通、建筑、郵電、通信、防衛防災安全設施及相關項目。各國都把城市的基礎設施建設擺在首要的位置，對城市地理信息、城市各要素的發展趨勢的需要愈加強烈，決策人員需要依據遙感數據做出滿足未來城市發展的規劃。通過高分辨率衛星提供的遙感數據獲得地表形狀和物體的光譜信息，運用相應的檢測手段來獲取城市地表覆蓋具體信息并對信息進行及時的更新，將有效推進基礎設施的建設。

1.5 環境監測

環境監測領域的遙感數據具有高時間分辨率、高光譜分辨率、長時序的特點。我國出現了城市高速發展過程中的環境問題，利用遙感數據開展城市熱島、大氣、霧霾等環境問題的研究，將會加快生態文明建設的步伐，在建設美麗中國中發揮重要作用。例如，在大氣監測過程中，通過遙感數據獲知污染源的分布、污染的程度、污染影像的范圍等。隨著高分辨率衛星的發射，在監測全球臭氧變化、城市的霧霾、工業礦區的有害氣體等方面的監測一定會越來越多，城市的環境將朝著更加科學、綠色、健康的方向發展。

2 ?商業遙感衛星的發展趨勢

2.1 星座化

單一的商業遙感衛星，覆蓋范圍有限，獲取得數據量少，只有建設高密度的衛星群，才能占領商業航天市場的藍海。實現星座化建設，需要將衛星遙感與低空遙感技術進行充分布局，利用低空遙感技術低成本、高機動性的特點與衛星協同觀測，彌補遙感衛星在空間觀測上的不足，以掌握更為豐富的觀測數據。傳統的單星、雙星早已不是商業遙感衛星發展的主流，國內各大商業遙感公司都瞄準星座化的建設。我國商業遙感衛星星座計劃——“吉林一號”即將完成第一階段的建設，2019年11月14日發射長光衛星高分02A星，將于此前發射的13顆“吉林一號”衛星組網，對同一區域的重訪能力每天可達6次，為多種行業用戶提供了更加豐富的遙感數據及服務。預計在2030年實現138顆衛星在軌組網，可在全球任意地點10min以內的重訪能力。

2.2 高分化

20世紀末期，各行各業對使用遙感衛星獲取高質量的數據的需求與日俱增，美國的航天部門極具商業眼光，開始發射多顆商業遙感衛星，占有較大的市場份額并開辟了國際市場。我國雖然起步晚，但在國家的支持和引導下，興起了成立各類商業遙感公司的熱潮，在商用遙感衛星市場與國外公司一爭高低，通過良性競爭讓用戶獲得清晰的遙感數據。如今國內外衛星數據都開始大幅下降而且對0.5m分辨率的圖像減少了供貨時間。美國數字地球公司發射的商業遙感衛星的分辨率最高達到0.3m，美國天盒成像公司的分辨率達到0.7m。我國自主研制的高景一號分辨率達到0.5m，分辨率基本上能夠達到美國公司的水平。發展高分辨率的商業遙感衛星既能縮小與發達國家的差距又能在市場中具備長久的競爭能力。

2.3 市場化

隨著衛星平臺、衛星載荷和衛星組裝技術的發展成熟，遙感技術在基礎測繪、農業、林業等領域已經得到了充分的應用，在考古、野生物保護、交通、電力、鐵路、通信等領域也初試鋒芒。早期的遙感衛星不注重挖掘數據的商業價值，現在各大公司主動提供個性化服務深入挖掘數據背后的商業價值來占領市場。商業遙感衛星的應用市場以用戶在分辨率、時效性、定位精度等需求為導向，針對行業開展定制化的算法，實現大容量復雜數據的挖掘來提升數據的價值。例如，美國的數字地球公司結合機器學習算法，把澳大利亞的1300多萬建筑提取出來，最終形成了3D立體影像圖。如果按照傳統的方式利用人力完成這一目標將至少花費3年，這大大縮短了數據和信息更新的時間，預先進行分析研判，提供城市規劃和建設的建議。

2.4 數據共享化

國內已在氣象、海洋、資源、環境、通信等領域形成了對地遙感觀測衛星星座，每個衛星星座都獲取了海量的數據，單一的衛星星座的遙感數據難以滿足用戶的多種需求，這也造成了各類綜合信息處理系統和地面站資源的浪費。考慮建設一個開放、匯聚、協同的數據共享平臺可以接收多星多源多樣的遙感數據，通過平臺實時顯示各遙感衛星的運行情況，及時接收衛星數據實現信息共享和資源互通。打破遙感數據分散在多種領域的現狀，運用大數據處理、人工智能的方式對平臺獲取的數據分析處理，以實現更廣范圍的應用。平臺具有強大的資源整合能力，擁有更高的效率，遙感數據的收集更加快速、成本大大降低，實現跨行業、跨領域、跨學科分享數據，讓遙感技術得到深度應用。

3 ?結語

我國商業遙感衛星起步較晚，產業鏈尚未成熟，與國際先進國家相比還處在初始階段。商業遙感衛星的發展既要立足于我國的國情，又要瞄準國際商業航天的市場，尋找兩者的結合點。一方面是政府加強頂層設計，建設健全商業遙感的政策法規，加強遙感數據信息的整合，挖掘潛在的客戶，占領航天市場的藍海。另一方面注重技術創新，研發具有高分辨率、廣覆蓋力、高密度、深應用的商業遙感衛星來占據市場的高端領域。攻關新技術的難題，使用新型材料和新加工工藝有效地降低成本，實現商業遙感衛星高穩定性、輕小型、成本低。加強技術的融合實現數據共享化，深度開發數據資源的應用，打破數據壁壘，在多領域實現數據的互聯互通。針對用戶的需求，提供產品和服務，培育新的遙感數據應用市場，引導遙感數據市場向社會公眾的領域拓展，探索我國商業遙感衛星發展的新模式，助力商業航天產業走向開放、合作、多元的新征程。

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