理性评估卫星导航产业的效益和价值

· 文| 北京空间科技信息研究所 廖春发

理性评估卫星导航产业的效益和价值

· 文| 北京空间科技信息研究所 廖春发

对于全球导航卫星系统(GNSS)的经济效益，不同国家和不同利益相关者有不同的计算和评价方法，其评估结果也相差甚远。最近几年，欧盟伽利略GNSS管理局连续三次更新其《GNSS市场报告》，比较客观、理性地评估并预测了未来10年全球导航卫星产业的市场收入。与此同时，美国GPS产业界的专家或利益相关方一直在与光平方公司为代表的宽带通信产业界争论其4G天地融合移动通信网络所用L频段对GPS的干扰问题。争论中双方都认为自己如何重要，但GPS业界最难说清的问题是如何定量评估卫星导航的经济价值以及对国家经济与社会的影响。一些资深评论家在媒体上发表评论认为：对于卫星导航服务的经济效益，最大的挑战在于难以定量评估。因为它既有直接效益又有间接效益，甚至还包含第二和第三层次间接效益。而且这些间接效益是无法从直接受益的用户那里收取的，如同气象卫星对灾害性天气的准确预报虽能产生巨大经济效益，但气象部门却无法从其受益用户收取费用一样。目前美国和欧盟每年在其卫星导航基础设施上的运营投入大约需要10亿美元，但运营和管理卫星导航系统的部门却是“只烧钱，无收入”。即使是从未缺钱的GPS，近期也陷入预算紧缩，难以维继的窘境。为此，美国军方正在寻求节省开支、延长寿命和创新GPS的解决方案，并让纳税人理解其巨大效益和价值。

一、卫星导航产业的四大特性

卫星导航产业与已经高度商业化的卫星通信产业相比，其产业链和运营模式完全不同；导航卫星的经济和社会效益与气象卫星相比虽有很多相似性，但也有很大差异。其产业有如下四大特征。

一是卫星导航产业上游具有战略性、公益性和军民两用性。其空间段和地面控制段由政府投资和长期稳定运营，或者说其产业上游是军民两用的公共基础设施，所有GNSS系统的民用信号都是免费的。

二是其下游的应用具有高度创新性和拓展性。几十年的应用实践证明：只有想不到，没有做不到的。例如最新的GPS创新产品已经融入到休闲或体育服装，包括运动鞋中。

三是其产业链和价值链极长，与其他产业的关联度高、融合性好，渗透性极强。例如在大众消费电子产品领域，卫星导航定位功能已经或将要融合到几乎所有智能手机、平板电脑、数码相机、笔记本电脑和智能交通系统的便携式导航仪（PND）中。

四是其发展速度遵循莫尔定律。过去5年，全球GNSS产业呈现快速增长态势。基本遵循每隔几年市场容量提高一倍成本降低一半的发展规律。例如2005—2010年，北美商用GPS终端设备的销售量从190万台增加到770万台，涨幅305%；而商用GPS设备的平均价格从每台2454美元下降到每台1331美元，下降了46%。商用车载GPS设备的平均价格每台1968美元下降到873美元，下降了56%。

伽利略计划的重要意义并不在于其所带来的尚不确定的财政收入，而在于它可以为欧盟提供战略上的独立性和政治、外交、科技和产业方面的自主性，它和互联网一样也是一种公益性的公共基础设施，因此不要对它的收益有过高的期望。

二、从盲目乐观到回归理性

欧盟相关市场研究机构以及私营咨询公司从伽利略计划立项论证阶段到在轨验证阶段的10多年间，对GNSS产业经济与社会效益的评估曾经历了从盲目乐观到回归理性的过程。例如欧洲一些咨询机构和产业部门在2000年启动伽利略导航卫星计划时，曾预测到2025年GNSS产品和服务市场总规模将达到4000亿欧元。然而，这些评估很快就被证明太过乐观了。当伽利略计划进入在轨验证阶段时，欧盟委员会在2011年初发布了《欧洲卫星无线电导航计划中期评估》报告，更新了以前对伽利略计划的进度、投入产出与效益预测。欧盟委员会决定分步实施组网计划：到2014年拥有一个由10颗以上卫星组成的规模缩小的星座，只提供开放服务、搜索救援服务和公共特许服务，但是预计届时的精度和可用性达不到最佳水平。全面运行能力（FOC）（三个轨道面，每个轨道面分布9颗工作卫星和3颗备用卫星）将在2019—2020年实现，届时才能获得所有的预期收益。欧盟预计除已经投入的50亿欧元外，还需要再投资19亿欧元才能完成整个天基导航基础设施建设。而且系统建成后平均每年的运营成本还需投入8亿欧元，但欧盟预测每年从伽利略系统获得的长期收入仅有7000万欧元。这笔直接收益将由该系统提供的商业服务和公共特许服务产生。

2011年9月欧洲议会下属欧盟外部政策总部发布题为《伽利略计划：为欧盟预算支付的未来航天系统提供的管理和融资教训》的另一个评估报告又非常理性地认为：伽利略计划的重要意义并不在于其所带来的尚不确定的财政收入，而在于它可以为欧盟提供战略上的独立性和政治、外交、科技和产业方面的自主性，它和互联网一样也是一种公益性的公共基础设施，因此不要对它的收益有过高的期望。欧盟的研究报告预计2010—2027年间伽利略和EGNOS天基增强服务所创造的经济和社会效益总和为600 亿～900亿欧元，大约平均每年35亿～50亿欧元。这显然与最初预期的高收益截然相反。现在欧盟开始强调欧洲GNSS系统固有的公益特性，因而必须由欧盟投资。

事实上，伽利略系统已被欧盟视为具有巨大经济和社会效益的公共资产，而不是有利可图的商业系统。先前对伽利略系统回报率不切实际的评估和对该系统公私伙伴关系运营模式的假设误导了政府和私营部门。

三、几种典型评估案例

目前国外评估卫星导航产业的经济效益和价值链大致有两种思路。一种是美国拯救GPS产业联盟采用的直接效益加间接效益的评估方法；另一种是欧盟伽利略GNSS管理局将GNSS产业链分为可直接统计的核心市场收益和难以测算的拓展市场间接效益。对于核心市场的直接效益，不同市场调查公司也有不同统计方法。最保守的方法是只计算卫星导航终端设备制造商的销售收入。另一种是在统计终端设备收入的基础上增加与卫星导航功能相关的服务业的收入。以下是美国和欧洲的政府机构和咨询公司对卫星导航产业经济效益与价值评估的典型案例。

1.美国卫星产业协会委托富创公司的统计分析

该统计分析对卫星制造、发射及其服务业的收入忽略不计，只计算用户终端设备和卫星导航芯片及其嵌入式组件的销售收入。这是一种比较保守且不完整的方法，欧洲咨询公司也曾采用类似的统计分析方法。据2013年美国卫星产业协会公布的《全球卫星产业状况报告》显示，2012年全球卫星导航设备的总销售收入为322亿美元，约占当年全球地面设备制造业总收入的60%。

2.欧盟伽利略GNSS管理局的市场评估

伽利略GNSS管理局在2010年、2012年和2013年连续发布三版《GNSS市场报告》。该报告采用了伽利略GNSS管理局的市场监控和预测方法，所用市场模型采用基于各种输入数据、假设和情景分析等先进预测手段，从出货量、收入和接收机的目前使用情况等几方面预测了全球GNSS产业的市场规模。业界资深研究人员认为这份《GNSS市场报告》只分析核心市场的效益，未提供拓展市场的详细分析。尽管存在某些不尽人意的缺憾，但该报告却是迄今试图定量评估全球GNSS产业效益和价值链的比较有说服力的报告之一。

值得一提的是，该报告首先将GNSS市场粗分为核心市场和拓展市场，又从位置服务、道路、铁路、航空、航运、测绘和精细农业等七个细分市场预测其市场份额和规模，并分别定义评估其收入所涉及的范畴。例如航空，核心市场只统计涉及商业、支线、通用和商务航空的GNSS认证设备，以及辅助飞行员按照目视飞行规则操作的非认证设备的收入。

核心市场是指GNSS产品中直接由卫星导航系统贡献的功能价值及其服务的收入，主要包括接收机的构成组件（包括芯片及其嵌入式组件）和设备（如PND）。而对于嵌入卫星导航功能的其他各种多功能应用终端，如价值500美元的苹果智能手机来说，核心市场仅计算其卫星导航芯片的价值（5美元，约占整部手机价值的1%）以及与其功能相关的位置服务数据下载服务的收入。而拓展市场是指由GNSS驱动或牵引的卫星导航服务及其终端设备，包括核心市场的收入。

第一版《GNSS市场报告》预测，到2020年全球GNSS拓展市场规模将达到2440亿欧元，其中核心市场1650亿欧元。在此背景下，欧洲希望其GNSS能占有20%的全球市场份额。

而在第三版报告中伽利略GNSS管理局再次修订了其先前预测，指出到2022年全球GNSS产品和服务的拓展市场总规模为2500亿欧元，其中核心市场规模超过1000亿欧元。该报告显示：最近几年全球GNSS用户设备的出货量呈现井喷式增长，已从2006年的1.25亿件跃升到2012年的8.5亿件，预计2020年将会达到25亿件。届时全球在用的GNSS设备总量将达70亿件，相当于地球70亿人口人均1件的水平。按核心市场收入的市场份额分析，位置服务占47%，道路占42.6%，其他5个小众市场仅占12.4%。该报告指出智能手机将占据GNSS收入的主导地位。预计到2022年，位置服务的市场收入将超过道路，成为最大的市场。

3.美国GPS利益相关方的专题调研报告

2011年美国GPS产业界为保护GPS信号不受光平方公司天地融合4G网络的干扰，各利益相关方成立了拯救GPS联盟，发布了一些研究报告，定量评估GPS受干扰后美国军事、民航、金融、电信和商业用户所受的巨大损失。报告采用的评估方法反映了GPS利益相关方的诉求。例如美国联邦航空管理局提供的报告是在假定未来10年GPS功能退化或丧失的情况下，美国民航部门在安全、效率和环境改善三方面可能受到的损失。该报告详尽分析并量化预测了美国航空业可能受到总额为720亿美元的经济损失、3100万吨二氧化碳额外排放量和794人丧生的严重后果。

另一个由美国著名市场调查机构NDP咨询公司于2011年6月发布的研究报告，受到美国拯救GPS联盟的大力支持，是近年来美国咨询机构发布的深度分析GPS经济效益的专题研究报告。报告将GPS用户分为军事、商业和大众消费为主的非商业三大类，并重点从精细农业、工程建设（大型工程和市政工程、测绘/制图）和商业运输等三大商业GPS应用领域剖析GPS对美国经济的影响及其面临干扰的挑战。

报告指出：虽然30多年来美国政府对GPS星座的投资已经超过350亿美元，并且正在以每年约10亿美元的速度在继续投入，但GPS对美国经济的贡献是巨大的。例如GPS设备生产商创造了大量就业机会，为美国创造了经济效益和附加价值，并为政府带来了相关税收。每年北美市场大约335亿美元的GPS设备销售收入仅是其全部经济效益的冰山一角。与个人电脑一样，GPS的真正价值并不在于设备销售，更重要的是，GPS技术带动了生产力的提升，并降低了终端用户的成本。

该研究报告详细评估了GPS为上述三大行业带来的直接经济效益。以精细农业为例，应用GPS技术之前，农民要为不同的土地匹配不同的生产技术，以及作物种子、化肥和农药是非常困难的。这就限制了他们为增产找到最有效的耕作方法。今天，GPS设备能够提升农药、除草剂、肥料使用的精度，同时更好地控制有害化学物质的扩散，从而降低成本、提高产量，创造环境友好型的新农场。

例如，十年前，一个拥有四千英亩（约16km2）土地的农场需要配备8～9台拖拉机，而今天却只需要3～4台。因为在关键的种植和收获季节，这些设备可以24小时不间断地工作。调查报告显示，美国农场的GPS采用率（至少使用一项GPS技术）为23%～91%，预计平均采用率为60%。

GPS技术对精细农业可量化的直接经济效益表现为增加产量和降低成本。通过产业调查、研究和对农民的采访，发现GPS技术能够使不同地区、不同条件下的作物增产3%～50%。从降低成本角度看，GPS技术大大降低了农业生产的人力、资金（机器和设备）和原材料（种子、肥料、杀虫剂、其它化学药品、燃料、油、电等）成本，不同地区、不同条件下降低的成本占总成本的1%～50%。基于对上述研究结果，预测GPS带动的平均增产量可以达到10%，平均成本降低15%。

GPS的出现及其商业化给美国带来了巨大的经济利益。由于创新性地采用了GPS技术，在整个经济领域和商业活动中，很多曾经为时间密集、劳动密集、资本密集和材料资源密集的生产任务因为GPS而得到了改进和简化。

结论是：GPS的出现及其商业化给美国带来了巨大的经济利益。由于创新性地采用了GPS技术，在整个经济领域和商业活动中，很多曾经为时间密集、劳动密集、资本密集和材料资源密集的生产任务因为GPS而得到了改进和简化。GPS商业化带来了丰硕的成果：劳动生产率提高、成本投入降低、节省时间，并在环境、健康、安全等方面产生了极大效益。该报告预计上述三大商用领域，GPS仅在提高劳动生产率和降低成本投入方面，就给美国经济带来了680亿～1220亿美元经济效益，约占美国全年国内生产总值的0.5%～0.9%。

四、若干启示

1.卫星导航系统的经济与社会效益巨大，其价值毋庸置疑

以美国GPS为代表的GNSS产品和服务已渗透到所有军事、安全、经济和大众消费领域。其巨大的效益和价值，军用上主要体现在极大地增强国家安全，成为各武器平台的战力倍增器；民用上主要体现在为国民经济增效、省时和节能，以及提高劳动生产力，转型升级产业结构，改善海陆空运输安全和节省出行成本等。尽管对于卫星导航系统的效益有不同评价，但都一致认为其价值不仅毋庸置疑，各国政府每年的投资是值得的。美国拯救GPS联盟对GPS经济效益的评估充分证明GPS存在的价值。美军形容GPS就像“战场上的空气”一样不可或缺，而在当今的信息时代，准确的位置信息就像准确的气象预报信息一样重要。例如最近马航MH370客机失联事件中，全球10多个国家不计成本投入大量海空天资源参与搜寻，其最大难题是无法确定失联客机的准确位置，导致搜救工作如同大海捞针。如果马航客机上4套应急定位发射装置不会全部失灵，能自动向卫星发送位置信息；如果将来的飞机发动机制造商能在其发给卫星的信息中增加位置数据，或吸取马航应急定位装置失灵的教训，在民航飞机中增加任何人都无法关闭的、遇险时能自动触发的GNSS卫星导航搜救信号，那么寻找失联或失踪民航飞机的工作将变得更容易，更高效。由此从反面再次证明GNSS的价值。

卫星导航系统不是滚滚财源的商业卫星系统，而是具有巨大战略价值和经济与社会效益的基础设施和公共资产。对其回报率不切实际的非理性评估可能对政府和企业的决策带来误判和误导。

2.充分认识GNSS产业特性，不要对其产业的直接效益寄托过高的期望值

GNSS及其产业具有战略性、公益性、拓展性和渗透性，它所创造出的经济和社会效益与互联网及其服务所产生的经济和社会效益相似。虽然它在军民商或海陆空天的所有领域应用广泛，军事和战略价值人所共知，经济和产业上的价值更是无处不在，但其直接效益很有限。据欧盟预测，到2019年全球GNSS产业可直接计算的核心市场收入为1000亿欧元(约合1340亿美元)，而伽利略系统建成后每年能为欧盟贡献的直接收益仅有7000万欧元(约合1亿美元)。

3.理性评估北斗卫星导航产业收益，谨防决策误判

欧盟委员会对伽利略系统经济和社会效益评估从盲目乐观到回归理性的过程，以及伽利略计划从早期的公私伙伴关系运营模式转变为欧盟全额投资建设与运营的决策过程，充分证明卫星导航系统不是滚滚财源的商业卫星系统，而是具有巨大战略价值和经济与社会效益的基础设施和公共资产。对其回报率不切实际的非理性评估可能对政府和企业的决策带来误判和误导。

欧盟和俄罗斯在发展卫星导航产业中的经验教训值得借鉴。在当前GPS仍然垄断全球的背景下，北斗卫星导航产业如何突围？国内北斗终端设备制造商如何参与国内外市场竞争，并在激烈国际竞争中占有重要席位？这一切都必须客观理性评估。当前竞争的热点无疑是涉及国家安全的小众市场和涉及民众消费的大众市场，尤其是在占全球GNSS市场90%以上份额的位置服务和交通运输两大市场更是北斗卫星导航产业必须抢占的主战场。目前北斗卫星芯片在拥有数亿智能手机和数亿私家车的中国市场上的渗透率几乎是空白，而国外著名GPS或GNSS芯片制造商早已融入北斗功能并以体积小、功耗低、质优价廉的产品抢占国内外市场。在苹果和三星等大品牌智能手机以及国际中高档轿车制造商都将GPS产品列为标配设备的情况下，未来北斗卫星系统除非采取与国外系统互操作战略，否则对北斗卫星导航产品和服务的可预期效益不要过分乐观。最近几年在全国各地兴起的北斗产业园区热潮应当引起各地政府和有关主管部门的关注。