关于卫星应用发展的几点思考

2019-03-29苏光王华余骁冷艳丽中国空间技术研究院

卫星应用 2019年2期

关键词：天基卫星监测

文 | 苏光王华余骁冷艳丽中国空间技术研究院

一、卫星应用发展现状及前景

50年来，我国应用卫星得到快速发展，截至2018年底，在轨应用卫星超过200颗，包括对地观测卫星、导航卫星、通信卫星等，基本构成了应用卫星体系，为航天技术应用和发展奠定了良好的基础。

1.获取丰富信息，促进经济、社会发展

各类应用卫星，具有信息获取面广、获取同步、获取频次高和传输迅速等优势，是国家信息基础设施不可或缺的重要组成部分，在国家信息高速公路、数字中国、智慧城市建设以及服务人民生产、生活，促进传统产业向信息化转型上发挥了重要作用。

建设全国地理信息数据库：原国家测绘地理信息局实施了西部测图工程、1：5万地理信息数据库更新工程。两大国家级测绘工程成果在信息化建设、基础设施建设、防灾减灾和灾后重建、城乡规划、资源调查与开发、交通运输、生态建设与环境保护、国防建设、人民生活等多个领域得到了广泛的应用。

数字化地球和信息化社会建设：高分辨率卫星数据与导航信息、地理信息相结合，通过卫星通信等传输手段，建设数字地球、数字中国、智慧城市等；构建智能交通信息体系，使人们出行快捷、休闲娱乐舒适。

2.改造传统产业，带动战略性新兴产业发展

卫星应用在传统产业中推广与融合，促进了传统产业转型升级。

精细农业：将卫星导航、卫星遥感和地理信息系统相结合的3S技术引入农业生产管理，使传统农业升级改造成精耕细作的精细农业。

航天育种：为农业育种提供了新的技术手段，进行了几十次空间搭载，并发射了专用的育种卫星。培育并通过国家或省级鉴定的百余项新品种。培育出众多航天生物保健制品。

现代物流：卫星导航定位技术和卫星通信技术促进了基于位置服务的发展，并进一步促进了物联网的发展，使得车辆指挥调度、出行路线规划、危险品运输监控、货物定位与调配等更加科学、合理、高效，物流业发展进入新时代。

3.服务国家重点工程建设

卫星遥感应用在大型重点工程建设，如三峡工程选址与环境监测、南水北调、西气东输、青藏铁路选线等，以其广域覆盖的优势，从全局高度进行工程地质稳定性评价和生态环境评估，保障工程的稳定性，提高工程效益。

三峡工程监测：利用卫星遥感影像，对三峡工程进行基础地质调查、工程稳定性评价，并对蓄水后进行环境影响评估（见图1）。

图1 三峡水库卫星影像

南水北调工程：利用中巴资源卫星数据制作了南水北调工程沿线三维立体卫星影像图，为决策提供依据。

4.防灾减灾，提高应急响应和保障能力

在重大灾害发生时，天基卫星系统成为灾害应急响应的重要甚至是唯一手段。导航卫星可以及时确定灾害发生位置和范围；卫星通信可以及时报告受灾信息并进行救灾指挥；对地观测卫星能够对灾害进行大范围、全天候、全天时动态监测，为紧急救援、灾后救助及恢复重建和环境保护工作提供依据。

支撑国家减灾系统建设：集卫星遥感、导航和通信及地理空间信息系统于一体，支撑中央、省、地、县 “四级减灾” 体系建设。

国家公用应急宽带VSAT通信网建设：利用宽带VSAT通信的国家应急通信网，在我国局部地区遭受到严重自然灾害或发生重大突发事件时，能够快速布署、及时建立卫星链路，以保障地面通信链路严重受损情况下的信息畅通，满足国家应急体系的通信需求。

台风等灾害性天气的监测与预警预报：风云系列气象卫星，采用静止轨道和极轨两种轨道，实现全球全天候气象观测，大大提高了气象预报的准确性和时效性，对灾害性天气如台风、暴雨等可实施连续监测，减少了人民生命、财产的损失。

旱涝灾害监测：利用气象卫星、环境卫星以及资源卫星可以对干旱和暴雨等灾害进行预报、预警，并监测灾害强度、范围，为防灾救灾提供决策支持。

5.清查资源，提供决策依据

资源是社会、经济发展的基础，常规资源调查手段周期长，投入人力、物力巨大；卫星技术投资少，时间短，精度高，成为国土资源调查、森林资源清查、水利资源普查、文物普查等资源调查的主要技术支撑手段。

全国土地资源调查：2007年7月至2009年底，利用两年时间高效完成第二次全国土地资源调查；而第一次全国调查自1984年始，1996年结束，历时12年。利用调查成果，开展全国土地利用遥感监测“一张图”工程，每年获取土地利用变化状况。

林业资源调查：在遥感、导航定位和地理信息系统技术支持下，开展年度遥感动态监测，监测全国森林植被的宏观变化趋势。

水利资源调查：开展全国水利普查工作，利用卫星应用技术，改变了传统的作业方式，使得水利普查的工作效率大幅提高。

6.保护环境，建设美好家园

良好的生态、优美的环境是人类幸福生活的保障，天基信息系统时刻获取人们关注的生态变化，大气、海洋和陆地的环境污染和保护状况，为发现污染、治理污染、保护环境提供及时准确的决策数据。

海洋环境监测：海洋卫星的发展，使得认识海洋由点、线向面、全球扩展。海洋卫星已经成为我国海洋立体监测系统的组成部分，应用于海洋环境、灾害监测、海洋资源开发与管理以及全球气候变化等方面（见图2）。

图2 海洋环境调查

沙尘暴监测：依据气象卫星，建立了沙尘天气监测预报系统并进入业务化运行。2002年3月1日的首次预报中，沙尘暴就被预警监测系统准确捕获。此后发生的沙尘暴，都被系统准确监测并及时预报（见图3）。

图3 沙尘暴监测

7.产生了新的学科或技术分支

卫星及其应用带动了人工智能、机器人、遥操作、光学通信、无线电传输、数据处理和新材料、新能源等大量新技术的发展。卫星对地观测推动了气象学、海洋学、地质学、地理学、测绘学的发展，产生了一系列新的分支学科。

8.提高了人们认识世界的能力

太空观测，大大更新了人类对于地球空间、太阳系和整个宇宙的认识，推动了天文学、空间物理学、高能物理学等的发展。

对地球的综合观测，使得人们能够从更高的角度、更广的视野、更高的频次将地球作为一个统一体去研究、认识地球的演化规律和变化特点，从而更加合理地利用地球、管理地球和保护地球，使人类在地球上可持续地生存与发展下去。

二、卫星应用未来发展的思考

随着国家在航天领域的持续投入，北斗卫星导航系统逐步建设完成，正式步入全球组网的新阶段；高分专项快速推进，多颗遥感卫星组网运行成功，对地观测能力实现质的飞跃；高通量通信卫星“中星16号”发射，正式开启卫星“宽带中国”新时代；低轨移动宽带通信星座正式进入研制阶段。天基资源日益丰富，具备了通过天基信息综合应用更好地服务于国民经济建设和社会发展的基础条件。同时，国防信息化建设的深入推进，对天基信息支撑提出了更高的要求，更好地发挥天基信息效用，已经成为未来国防建设的关键环节和迫切需求，卫星应用的市场前景非常广阔。关于卫星应用未来的发展有以下几点思考。

1.强化卫星应用的总体牵引带动作用

加强卫星应用总体的顶层牵引带动作用，重点面向天基信息系统支持国防建设、天基信息系统支持企业客户智能转型升级、天基信息系统支持政府社会治理智能转型等三大主攻方向，进一步发挥“天地一体化”优势，统筹协调相关优质资源，要着力打通从天基信息获取、到地面终端研制及系统集成、再到综合信息运营服务的全产业链，把握核心关键环节，提升卫星应用顶层能力和全面解决方案的提供能力，促进卫星应用产业的做强做大。

2.用好上市公司平台助力产业发展

发挥好上市公司资源整合、产业发展和资本运作的平台作用，通过资本市场融资、股权多元化等渠道，充实卫星应用产业发展资本。实现资本的良性循环，推动产业的持续壮大。增强并购整合能力，完善产业布局，打造由卫星研制、卫星地面设备制造、卫星应用系统集成，到卫星综合信息服务的全产业链。充分利用资本市场规范性和高效性，完善产业公司治理机制，创新激励机制，提升产业公司管理水平和效率，为卫星应用产业发展提供持续动力和资金支持。以中国卫星所属的航天恒星科技有限公司（以下简称航天恒星）为例，2008年中国空间技术研究院将航天恒星注入中国卫星，成为上市公司核心子公司，航天恒星在进入上市公司后，借助资本平台累计获得12.5亿元资金投入，支撑了卫星应用业务的快速发展，逐渐成长为以卫星通信、卫星导航、卫星遥感、智慧城市等业务领域为支撑，具备从芯片、终端、系统集成到运营服务的全产业链能力的龙头企业，经济规模由2007年的3.5亿元，迅速增长至2017年的近35亿元。航天恒星是借助资本市场、创新体制机制、激发企业活力、实现快速发展的典范。

3.加强军民融合技术转化和应用

坚持创新驱动发展，落实国家军民融合战略。多年来国家对航天领域投入所形成的科技成果大量沉淀在军工科研院所，需要充分发挥航天军工优势技术和能力，推进卫星应用领域军民共生优势技术的转化，集中资源优势，聚焦卫星应用产业领域，打造特色产业。构建技术转化服务体系，优化服务机制，提升服务能力，助推成果转化。基于人才、成果资源优势，将转化工作规范化、流程化。完善重点技术研发和基础研究的创新投入机制，加大扶持资金的力度。充分利用社会资源实现高新技术在国防领域和民用领域双向流动、高效利用。以中国空间技术研究院所属的康拓红外技术股份有限公司（以下简称康拓红外）为例，康拓红外原为中国空间技术研究院北京控制工程研究所一个研究室的一个课题组，2007年改制成立公司，2015年在创业板上市；康拓红外坚持深耕铁路行业十余年，将应用于卫星姿态控制的红外探测技术成功引入我国铁路车辆安全领域，成为国内最早进入铁路车辆安全检测领域的铁路外企业，并逐步替代了进口产品，自主研发的铁路车辆红外轴温检测系统，已在全路14个铁路局及地方铁路得到普遍应用，覆盖包括京沪、京广、京九等主要铁路干线在内的数万公里运营线线路，占据了行业市场1/3的份额；康拓红外是依托宇航优势技术，从研究室发展到上市公司，实现军民融合发展的典型案例。