面向“十四五”的衛星綜合應用產業發展研究

文 | 張澤根 張拯寧 李媛 白躍 王琮禾

航天恒星科技有限公司

一、前言

衛星應用產業是以空間基礎設施為基礎，將應用衛星等空間資源環境應用于國民經濟、社會發展和科學研究等領域所形成的各類技術、產品、服務及產業的統稱，包括衛星應用地面設備制造和運營服務[1]。

“十三五”期間，隨著一批空間基礎設施重點工程的建設完成，我國的衛星通信、衛星導航、衛星遙感空間資源日益豐富，促進我國衛星應用產業快速發展，空間信息資源已成為信息領域的重要信息來源和信息渠道。航天強國戰略的實施推動衛星應用加速拓展，高分辨率對地觀測系統重大專項應用示范效果日益凸顯，應用水平不斷提高，取得了顯著的社會效益。通信衛星、北斗導航衛星應用發展勢頭良好，產業規模不斷壯大，顯著提升了大眾生活品質[2]。

隨著衛星在行業應用中的不斷深化，常規的通信網絡、計算機平臺建設與通信、導航、遙感衛星單一應用相結合的信息化模式已無法適應各行業信息化的深層次需求。衛星應用場景更多地與行業業務深入融合，各類天基、空基信息網絡與地面網絡進一步融合，各類空間信息數據與行業業務數據進一步融合，各類空間信息數據處理通過大數據、云計算、人工智能等高新技術進一步賦能。面向行業用戶需求，通導遙衛星綜合應用，衛星與物聯網、大數據、云計算、人工智能等高新技術綜合應用極大豐富了衛星應用的模式，“天空地一體化”的衛星綜合應用解決方案成為行業衛星應用的主流模式。

本文通過對衛星綜合應用的概念進行界定，對衛星綜合應用產業的發展現狀進行分析，結合行業應用趨勢對“十四五”期間我國衛星綜合應用產業發展進行展望。

二、衛星綜合應用產業的概念及范疇

衛星綜合應用一般指針對某區域或行業，綜合應用衛星通信、導航、遙感中的兩種或兩種以上技術手段和天基信息資源，或通過衛星應用技術與無人機、地理信息系統及新一代信息技術高度融合和綜合應用，為區域和行業用戶提供“天空地一體化”系統解決方案。

我國衛星綜合應用產業鏈涉及多個行業，各行業情況差異較大，大致可分為設備制造、系統集成、運營服務三個環節，分屬上、中、下游業務，如圖1所示。

圖1 我國衛星綜合應用產業鏈

上游設備制造主要包括通用軟硬件平臺、行業專用軟件、行業特色終端產品等制造業務；中游為系統集成業務；下游為運營服務，主要包括通導遙基礎運營服務和面向行業的應用服務。

整個衛星綜合應用產業鏈呈現“微笑曲線”形態，上游設備制造和下游運營服務利潤率高，處于價值鏈上層；中游系統集成業務利潤率低，處于價值鏈下層。

設備制造業務資金和技術密集、進入門檻高，考察企業的關鍵技術攻關能力；系統集成業務勞動密集，考察企業的產業鏈整合能力；運營服務業務服務密集，考察企業的管理和服務能力。

三、衛星綜合應用產業發展現狀

傳統上衛星應用產業由衛星導航、衛星通信、衛星遙感三大板塊構成，衛星綜合應用不作為獨立板塊統計，沒有具體的統計數據。但在近幾年的發展中，由于用戶需求逐漸豐富，天空地一體化的綜合應用解決方案成為主流，衛星應用與其他產業實現了高度交叉和融合，衛星綜合應用產業規模不斷擴大、產業結構不斷優化、產業影響力也不斷提升，已成為衛星應用產業的一個重要板塊，是國民經濟高速增長的助推器。

1. 全球衛星應用產業總體情況

2019年全球航天產業規模為3660億美元，較上年增長1.7%。其中衛星產業總收入2710億美元，衛星產業總收入占全球航天產業規模的74%。在軌業務運行衛星數量增長17%，達到2460顆，其中2019年發射商業采購衛星總量達386顆。衛星應用產業包括地面設備制造和衛星服務業，總收入2533億美元，占衛星產業總收入的93%。其中衛星服務收入占據衛星產業最大份額，但整體占比較上年降低2.8%，總收入為1230億美元；地面設備收入增長4%，總收入為1303億美元[3]，如圖2所示。

圖2 2019年全球衛星產業收入

2007-2019年，全球衛星產業的增長態勢總體上趨緩，2012年增長率達到18%之后，一直處于低位增長，增長率保持在3%左右，2019年微降2%，基本與2018年持平，如圖3所示。這一態勢和全球經濟總體趨緩的大格局一致，但依然高于全球GDP平均增速。

圖3 2007-2019年全球衛星產業收入統計

2007-2019年，我國衛星應用產業快速發展，保持兩位數增長態勢，遠高于全球市場增速和國內GDP增速，顯示出蓬勃發展的態勢。據智研咨詢在中國產業信息網發布的數據，2019年產業規模達約4150億元，其中衛星導航和位置服務市場規模約3450億元。據2018年發布的《<中國制造 2025>重點領域技術創新綠皮書—技術路線圖（2017）》，預計我國衛星應用產業規模2020年將達到5000億元，2025年近1萬億元，預計2020-2025年平均增長率為14.87%[4]。2008-2019年我國衛星應用產業規模發展情況如圖4所示。

圖4 2008-2019年中國衛星應用產業規模（數據來源：智研咨詢、中國產業信息網）

2. 我國衛星綜合應用產業發展總體情況

我國衛星綜合應用在“十三五”期間得到國家充分重視，國家戰略規劃和行業政策都對衛星綜合應用的發展進行大力扶持，隨著天基資源的完善，衛星綜合應用產業進入高速發展期。

（1）國家戰略和行業政策大力扶持

“十三五”以來，國務院、各部委及地方政府陸續出臺了相關政策，指導衛星應用產業發展。其中，2016年11月國務院印發的《“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃》，對做大做強我國衛星及應用產業作出全面細致的戰略部署，提出到2020年，形成較為完善的衛星及應用產業鏈，滿足我國各領域主要業務需求。規劃明確提出要推進衛星綜合應用：加快衛星遙感、通信與導航融合化應用，利用物聯網、移動互聯網等新技術，創新“衛星+”應用模式。重點面向防災減災、應急、海洋等領域需求，開展典型區域綜合應用示范；面向政府部門業務管理和社會服務需求，開展現代農業、新型城鎮化、智慧城市、智慧海洋、邊遠地區等的衛星綜合應用示范；圍繞國家區域發展總體戰略，推動“互聯網+天基信息應用”深入發展，打造空間信息消費全新產業鏈和商業模式[5]。

2020年3月，國家提出加快“新型基礎設施建設”，衛星與工業互聯網、智能電網、人工智能、5G等新基建的融合應用進入快車道，自然資源、生態環境、農業等行業持續發布行業政策文件，助推衛星應用業務向各行業拓展。

（2）天基資源極大完善

截至2019年，全球在軌衛星數量達到2460顆（圖5），2008-2019年我國共發射衛星203顆，在軌衛星數量達到299顆，位居全球第二位。我國航天事業發展60多年來，衛星應用從無到有，逐漸發展，形成了對地觀測衛星系列、北斗導航衛星系列、通信廣播衛星系列和科學探測與試驗衛星系列，基本構成了全方位的通信、導航、遙感衛星體系，為我國衛星應用市場發展奠定了基礎。

圖5 全球天基資源情況

通信方面，目前我國自主可控的高軌通信衛星包括中星、亞太系列共12顆衛星，結合我國出口到阿爾及利亞、玻利維亞、老撾、白俄羅斯、斯里蘭卡等國家的通信衛星，可實現對中國全境及境外100余個國家、地區的有效覆蓋，具備不同速率的實時通信服務能力；鴻雁等低軌衛星星座正在建設中，預計2020年建成試驗系統，2023年完成骨干星座建設，逐步擴展到數百顆星的低軌衛星星座，建成后將具備覆蓋全球的低軌移動通信和寬帶通信能力。

導航方面，2020年6月23日北斗導航系統最后一顆全球組網衛星發射，北斗導航系統全面建成，30顆導航衛星具備覆蓋全球的米級導航、實時米級定位服務能力。

遙感方面，國家投資在軌運行的有高分、海洋、資源衛星、環境衛星系列，商業遙感衛星有高景、吉林、北京、珠海等星座，已形成空間分辨率優于0.5m，時間分辨率優于1h，多譜段覆蓋的天基遙感能力，基本滿足氣象監測與預報、資源調查與監測、應急減災、農林水利、國家重大工程等需求，如圖6所示。

圖6 我國天基遙感衛星資源

（3）衛星綜合應用產業高速發展

在國家政策引導下，國有和商業航天企業充分利用已有天基資源開展應用，為各行業提供衛星綜合應用服務，目前結合互聯網、云計算、大數據等新技術，形成了“感、傳、智、用”的衛星綜合應用體系，廣泛應用于自然資源、環保、水利、應急、農業、林業、國土、民航、能源、交通、物流等行業，開展了多項行業和區域示范，產生了巨大的經濟和社會效益。隨著衛星在行業應用中不斷深化和新技術的發展成熟，為滿足行業用戶需求，衛星應用與其他產業實現了高度交叉和融合，衛星綜合應用產業規模不斷擴大、產業結構不斷優化、產業影響力也不斷提升，已成為國民經濟高速增長的助推器。

3. 重點行業衛星綜合應用發展情況

我國衛星綜合應用在多個重點行業領域取得巨大經濟和社會效益，本文選取自然資源、生態環境和應急管理三個行業領域進行介紹。

（1）自然資源行業

在自然資源行業，衛星綜合應用主要以衛星遙感應用和衛星導航應用為主，通過天空地協同，圍繞自然資源調查、監測、評價、決策全過程，支持山水林田湖草全方位多層次監管應用，滿足國家對全國及全球自然資源遙感調查監測任務的要求。自然資源行業衛星綜合應用業務見表1。

表 1 自然資源行業衛星應用主要業務

2016年，國家北斗地基增強系統“全國一張網”投入運行，實現了統一規劃、組網及跨區域無縫服務，同時支持大規模、高并發的基準站及用戶接入。衛星遙感綜合應用方面分為陸地遙感和海洋遙感，陸地遙感已經建立面向全國提供服務的自然資源衛星影像云服務平臺，正在推動國家和省級衛星應用中心建設，海洋遙感已經初步形成了海洋水色、海洋動力環境、海洋監視監測3個系列的海洋衛星，建立起了具有優勢互補的海洋遙感衛星觀測體系，在海洋防災減災、海洋資源開發與管理、海洋權益維護、海洋環境保護以及國民經濟和國防建設中發揮了重要作用。自然資源部衛星綜合應用的總體目標是針對山水林田湖草等自然資源觀測要素的不同特點，形成全覆蓋、全天候、全要素、全方位的遙感信息獲取能力，實現從周期性調查到動態化監測的轉型升級。

（2）生態環境行業

在生態環境行業，隨著生態文明建設上升為國家戰略，生態監測、生態修復以及國家公園體制試點等一系列重要生態保護措施相繼提出并實施，各級政府對生態環保的投入逐年提高，生態環保產業迎來快速發展的重要機遇期。當前，生態環境部正加快構建和完善生態系統數量、質量、結構、服務功能四位一體和陸海統籌、空天地一體、上下協同的監測網絡；打造生態保護綜合統一監管的大數據平臺，推進國家級和省級生態保護數據互聯互通。衛星遙感技術可監測大范圍生態環境、自然災害、污染動態，并在研究全球環境變化、氣候變化規律和減災防災等方面發揮越來越重要的作用；北斗全球衛星導航系統可提供高精度的地理定位，用于執法監察、野外采樣、海洋等大面積水體污染區域、數據采集回傳等應用場景；衛星通信技術則可以解決無人區數據傳輸、環境應急事件的通信保障等。可綜合運用衛星遙感、衛星導航、衛星通信技術，融合無人機、地面物聯網與大數據技術，實現“天空地一體化”的生態環境監測與管理的綜合系統化解決方案。

（3）應急管理行業

在應急管理行業，國家、各級政府及民眾對應急管理日益重視，發展應急產業已成為社會共識，應急產業被認為是極具市場潛力的新興產業。應急管理部明確提出，要深刻認識遙感技術在新時代應急管理中的獨特作用，統籌國內外衛星資源，充分發揮遙感技術在應急管理、安全生產、防災減災救災中的重要支撐作用；另一方面要加強遙感應用與云計算、大數據、人工智能等前沿技術的融合，打造面向多災種、全過程和多要素的立體監測能力，實現從災后觀測分析向災前風險預警的業務轉型。應急管理信息化建設按照“四橫四縱”總體架構，形成“兩網絡”、“四體系”、“兩機制”。其中，天地一體的應急通信網絡采用5G、軟件定義網絡（SDN）、IPv6、專業數字集群（PDT）等技術，綜合專網、互聯網、寬窄帶無線通信網、北斗衛星、通信衛星、無人機、單兵裝備等手段，建成天地一體、全域覆蓋、全程貫通、韌性抗毀的應急通信網絡。應急信息化建設帶來了通導遙衛星應用產品和裝備、應急行業信息化軟件和系統市場的迅速增長。

四、“十四五”衛星綜合應用產業展望

隨著我國天基資源的不斷豐富和行業用天需求的進一步提高，“十四五”期間衛星綜合應用將成為衛星應用產業的發展主流。2020年3月，國家提出加快新型基礎設施建設，在這一大背景下，衛星應用與5G、人工智能等高新技術將加速融合，即將跨過發展的臨界點，進入高速發展期。

1. 天基資源日趨豐富、行業用天需求旺盛

“互聯網+衛星應用”的典型代表—智慧產業正在蓬勃興起，衛星導航、通信、遙感等技術已廣泛應用在智慧城市、智慧海洋、智慧林業等方向。黑龍江、福建等多個省市出臺衛星應用產業發展專項規劃，衛星應用逐漸成為促進地方經濟發展、帶動區域經濟轉型的重要手段；隨著天基資源日益豐富，我國已具備通過天基信息綜合應用更好地服務于國民經濟建設和社會發展的基礎條件，行業用天需求日趨豐富，尤其在自然資源、生態環境、應急管理、交通、能源、農業、氣象等行業需求旺盛。

2. 由通導遙衛星單一應用向綜合應用發展

傳統上衛星行業應用的特征是通信、導航、遙感衛星服務行業用戶需求，以單一應用為主，綜合應用少見。但自“十三五”開始，呈現出綜合應用的態勢。一方面行業亟待解決的問題呈現出復雜化、系統化、全局性的特點，單獨采用某一種手段，解決態勢感知、導航定位或通信傳輸等某一方面具體問題并不能真正解決政府管理部門和行業從業企業面臨的困境。另一方面，如果不能夠將天基手段與空基、地基手段結合，形成“天空地一體化”的系統解決方案，僅依靠天基系統，無論在效能、費效比還是可持續發展方面都無法形成優勢。

3. 空間信息與人工智能等高新技術加速融合

當前，空間信息正加速與大數據、物聯網、移動互聯網、5G通信、云計算、人工智能等高新技術的融合，以商業航天、“互聯網+衛星應用”為代表的航天戰略性新興產業得到孕育和快速發展。隨著北斗系統和高分專項的建設運行，以及多系統融合和商業模式的創新，衛星綜合應用產業將進一步拓寬未來發展空間。衛星遙感與人工智能和大數據技術融合，極大拓展了傳統衛星遙感應用的市場；云計算、移動互聯網等新型數字基礎設施和業務模式的出現與完善，為衛星綜合應用掃除了障礙；物聯網技術和5G技術的發展，使得衛星通信技術必須做出革新，與地基通信充分融合，并與實際業務盡可能結合，提供優質的定制化服務。

4. 衛星綜合應用業務迎來兩個臨界點

“十四五”期間，我國的衛星綜合應用業務發展將迎來兩個臨界點。一是行業管理、政府治理的技術手段到了轉型升級的臨界點。當前國家改革的基本思路是大部制模式下的綜合管理、統一管控。傳統的以人防、人管為主的管理手段亟待升級為以人工智能、物聯網、衛星應用等新技術為主的現代化手段。二是衛星行業綜合應用發展到了臨界點。“十三五”規劃強調衛星應用與行業的結合，但目前各行業采用的信息化手段，還是以地面技術手段為主、航空和航天手段為輔，甚至基本沒有。衛星在行業的綜合應用在很多行業還停留在科研為主的階段，沒有真正融入業務流程，沒有發揮實質性作用。面向“十四五”，衛星綜合應用必須轉變為從行業需求出發，從迫切需要解決的熱點問題出發，真正將衛星技術手段和其他手段充分融合起來，圍繞提高效率、降低成本、提升能力這個根本出發點，逐步融入行業業務，提升行業管理水平和管理效能。

綜上，衛星綜合應用產業正處于成長期，行業用天需求日趨豐富，尤其是在應急管理、環境監測及減災、生態環保、國土資源、海洋和林草監測等領域需求旺盛，隨著政府機構改革重組到位，自然資源部、生態環境部、應急管理部等國家部委成立，已出臺或將陸續出臺系列產業發展規劃，“互聯網+衛星應用”的發展趨勢將日益鞏固，市場空間廣闊。