浅谈商业气象星座的发展

气象卫星也是遥感卫星的一种，但从组织管理和技术手段上，气象卫星与传统光学遥感卫星和微波遥感卫星相比，均有很大的不同。目前，中国国家气象局是国务院直属事业单位中唯一的国家局，有别于海洋局、能源局和国防科技工业局等由部委代管的国家局，与传统遥感卫星关系密切的国家测绘局、测绘与地理信息局在机构改革大潮中相继取消，其职能划归自然资源部。由此可见，气象在国计民生方面的重要性非同一般。传统遥感卫星以远距离对陆地和海洋拍照成像为主，气象卫星则是对地球表面以上的大气层进行远距离感知，在卫星有效载荷功能和性能方面差别均很大。因此，本期专门评述商业气象星座，回顾一下我国气象卫星发展的历史。

1 我国气象卫星的历史与现状

我国已成功发射了17颗“风云”气象卫星，目前，8颗卫星在轨运行（包括5颗静止气象卫星和3颗极轨气象卫星），可对全球和区域范围内的极端天气、气候和环境事件进行及时高效观测，是国产卫星中定量化水平最强的卫星，被世界气象组织（WMO）纳入全球业务应用气象卫星序列。但是“风云”系列气象卫星的发展道路并非一帆风顺。

风云－1是我国第一代极轨气象卫星，于1977年形成总体初步方案，1985年10月被列入“七五”期间卫星型号发展的重点项目。风云－1共发射了4颗，即风云－1A、1B、1C和1D卫星。卫星质量750kg，三轴定向稳定，卫星运行在高900km、倾角99°的轨道上。

风云-1、2卫星发射情况

风云－2是中国第一代地球静止轨道气象卫星，共6颗，2颗试验星（风云－2A/2B），4颗业务星（风云－2C/2D/2E/2F）。可全天候对地球进行连续气象监视，获取白天可见光云图、昼夜红外云图和水气分布图，进行天气图传真广播，收集气象、水文和海洋等数据收集平台的气象监测数据，供国内外气象资料利用站接收利用，监测太阳活动和卫星所处轨道的空间环境，为卫星工程和空间环境科学研究提供监测数据。风云－2C/2D卫星首次共同实现了“双星运行、互为备份”。

风云－3是我国第二代极轨气象卫星，分别于2008年、2010年、2013年和2017年成功发射了风云－3A、3B、3C和3D卫星，不久将发射风云－E卫星。世界气象组织已将其纳入新一代世界极轨气象卫星网。风云－3卫星每天会对全球扫描2次，每次扫描宽度为2900km，具有全球性。风云－3卫星质量2300kg，装载的探测仪器有：10通道扫描辐射计、20通道红外分光计、20通道中分辨率成像光谱仪、臭氧垂直探测仪、臭氧总量探测仪、太阳辐照度监测仪、4通道微波温度探测辐射计、5通道微波湿度计、微波成像仪、地球辐射探测仪和空间环境监测器。风云－3配置的有效载荷较多，研制起点高，技术难度大，卫星总体性能接近或达到欧洲“气象业务”（MetOp）卫星和美国“国家极轨环境业务卫星系统预备项目”（NPP）两类极轨气象卫星水平。

风云－4是我国第二代地球静止轨道气象卫星，发展目标：提高观测的时间分辨率和区域机动探测能力；提高扫描成像仪性能，以加强中小尺度天气系统的监测能力；发展大气垂直探测和微波探测，解决高轨三维遥感；发展极紫外和X射线太阳观测，加强空间天气监测预警。风云－4A卫星于2016年12月11日在西昌卫星发射中心点火升空。该卫星首次使用了全新研制的SAST5000平台，设计寿命7年，发射质量5400kg，姿态稳定方式为三轴稳定，单星研发费用超过40亿元人民币。风云－4卫星主要探测仪器为14通道二维扫描成像仪、干涉型大气垂直探测器、闪电成像仪和地球辐射收支仪，地球圆盘图成像时间为15min，成功突破了代表国际前沿技术的高精度图像定位与配准、微振动测量与抑制等多项核心关键技术，整体性能达到国际先进水平。

目前，国家气象局拥有的在轨服役的气象卫星有8颗，包括3颗极轨气象卫星和5颗静止轨道卫星。短短的30年光阴，我国已成为同时拥有极轨和静止气象卫星的极少数国家之一，并且在地球观测组织中发挥了重要作用，我国气象卫星在国际上的影响越来越大，发挥的作用日益显著。

目前在轨的“风云”气象卫星

2 我国商业气象的兴起

2015年5月，中国气象服务协会成立，政府气象部门锐意改革，利用行业协会引入更多企业资源，提高气象服务供给水平；同年6月，中国国家气象局《气象信息服务管理办法》颁布，鼓励支持社会资本进入传统的气象领域，为中国商业气象拉开了序幕。

为此，我国国内陆陆续续成立了数十家气象应用公司，其中有面向B端行业应用的商业气象公司：佳格天地科技有限公司、心知科技有限公司、象辑科技有限公司、恩索天气科技有限公司、富景天策科技集团有限公司、中科赛诺科技有限公司、坤舆天气科技有限公司、戎欣气象科技有限责任公司、易天气科技有限公司、和风天气科技有限公司、美天科技有限公司、东方衡象科技有限公司、酷天致胜科技有限公司等；还有面向C端的互联网气象：墨迹天气、彩云天气、米胖天气、91weather、天气宝和天气通等。此外，航天宏图科技有限责任公司和中科星图股份有限公司等卫星遥感应用公司也分别开辟了气象应用新方向。

我们可以把气象服务分为公众气象服务和商业气象服务两大类。公众气象服务就是政府气象部门利用国家财政或地方财政经费部署大气监测网络、资料接收及处理、融合天气背景（上次预报、中长期预报、气候预报）、启动气象信息综合分析处理系统、实况天气图表分析、主导系统分析、影响系统分析、卫星云图等辅助分析、中小尺度系统分析，利用地方工具与经验应用个例档案进行天气会商及预报制作，并无偿提供给大众日常生活生产所必须的基础气象服务，这在各国都是由政府部门提供的免费服务；商业气象服务是商业公司利用自筹经费或社会资本实现这个流程中的全部或部分环节，最终通过上下游合作提供给不同行业精准气象信息服务，这在各国都是采取收费模式。国家气象部门可以完成从大气监测到气象预报整个流程，商业公司一般只做监测设备研制、监测网络部署与运营、气象资料分析处理，或者某个特定行业的气象应用等环节中的1个或少数几个方向。

我国国内的普通大众对气象的认知还仅限于政府部门的气象预报业务，以及“风云”气象卫星拍摄的气象云图。20世纪七八十年代，我国还处在计划经济时期，欧洲、美国和日本等经济发达国家就已经开始尝试气象商业化和商业气象等一系列的市场行为了。发展至今，日本有200多家公司、美国300多家气象公司、欧洲有上千家商业气象公司。一些海外气象公司抓住了中国大陆庞大的气象市场需求，这些需求在我国还没有开放气象服务市场的情况下，国内的单位均无法提供服务或无法提供高效令人满意的服务。2015年之后，虽然国内气象公司具备了对外提供行业精准气象服务的政策与法律条件，但是毕竟成长时间有限。目前，我国在航空、航海、电力等众多核心行业的付费气象需求，均继续依赖海外气象公司提供的服务。中国本土气象公司任重道远。

3 为什么要发展商业气象卫星

我国“风云”气象卫星已经这么好了，为什么还要发展商业气象卫星呢？

1）“风云”气象卫星是国之重器，承担着我国及其周边地区大气环境的高精度测量，涉及到国民日常生活生产的基本气象保障和国家安全等重大任务，因此“风云”气象卫星原始数据被定义为涉密数据，任何人不得未经批准擅自对原始数据进行公开。

2）商业气象卫星数据是在“风云”气象卫星数据基础上的补充，无法替代“风云”卫星数据，商业气象数据既可以提供给商业公司使用，也可以提供给政府部门使用。美国政府采购商业气象卫星数据已经常态化，这是气象业务充分市场化的佐证。

3）公众气象服务与商业气象服务需求不同，“风云”卫星、地基雷达、机载传感器、探空气球和气象观测站组成了公众气象监测网络，商业气象服务面对企业定制化需求，需要低成本部署低轨气象星座和地面气象传感器，以获得更多气象观测数据。

4）商业气象星座中低轨卫星数量要比“风云”系列卫星中低轨卫星数量多，可使星座对大气监测的空间网格更密、对大气监测的时间频度更高，并且是面向全球提供商业化气象数据服务，是我国“风云”极轨系列卫星的有力补充。

5）随着政府采购制度的深入改革，我国将逐步由采购卫星等装备改革过渡到采购卫星数据或应用服务为主，低轨星座将是航天领域最优先的操作项目，比如比较明确的就是低轨宽带星座项目。因此，低轨气象星座亦将走此道路。

商业公司运营管理气象星座的好处：

1）加速我国气象商业化进程，大力促进商业气象服务公司的跨越式发展，更有可能在与欧美日商业气象领域竞争中后来居上。

2）为国内电力能源、航空运输以及海洋运输等核心领域提供有偿气象数据保障，解决长期依赖国外公司带来的信息安全隐患问题。

3）为各国政府有偿提供全球大气监测数据，补充解决我国“风云”卫星全球覆盖能力不足、国内监测空间网络粗大，以及监测时间频度较低等问题。

4）商业公司会比政府部门更有动力发挥气象卫星的潜能，让气象数据得到更大的价值体现，同时可以提高政府经费使用效率。

4 国际上商业气象卫星案例分析

斯派尔公司（Spire）于2012年在美国成立，是一家商业气象卫星运营商，该企业为北美、欧洲和亚洲提供卫星气象数据和船舶监测服务。2013年，Spire公司发射了第一颗卫星，被用于技术试验。2015年发射了真正用于商业运作的卫星狐猴－2（Lemur－2）。随后，Spire公司在2015年共发射了4颗Lemur－2系列卫星，用于给大气测量温度、压力和降水量。Spire公司的3U立方体商业气象卫星，配备GPS无线电掩星测量有效载荷，同时配备船舶跟踪用的“自动识别系统”（AIS），每颗卫星质量约4kg。2014年Spire公司完成了2500万美元A轮融资，2015年则完成了4000万美元的B轮融资。不仅如此，苏格兰工商委员会（Scottish Enterprise）2015年为Spire公司发放了290万美元的技术奖励资金，以支持该企业发展。截至目前，融资额度超过1.35亿美元，中国奇虎360公司投资了Spire公司的A轮。Spire公司已发射近百颗卫星，实际在轨可用卫星数目不详。美国国家海洋和大气管理局（NOAA）与Spire公司签署了两次气象数据采购试点合同或试验合同，NOAA也与其他几家商业气象卫星公司签订了气象数据采购合同。

日本天气新闻公司（WNI）是世界上最大的私营气象服务公司，成立发展于20世纪七八十年代，目前可为日本境内、中国、东南亚甚至全球地区提供气象服务，在上海有其分公司。据调研，中国航空气象付费市场的100%和中国海洋运输气象市场的70%均由该公司占领。2017年7月14日，俄罗斯“联盟”（Soyuz）火箭发射的日本天气信息卫星－1R（WNISAT－1R）就是该公司的商业气象小卫星，用于北极航道和大气二氧化碳监测，是2013年发射的WNISAT－1气象卫星的改进型号，载荷有蓝、绿、红光学相机和近红外相机，每天可多次拍摄北极冰情。WNISAT－1R卫星质量43kg，WNISAT－1卫星质量仅10kg。天气新闻公司除使用自己公司卫星气象数据外，也利用日本气象局“向日葵”（Himawari）星座的高等级数据，对全球多个国家提供商业气象服务。

此外，国际上还有多家商业公司已经发射和准备发射气象卫星，比如美国地理光学公司（GeoOptics）2017年发射了3颗6U立方体气象卫星，分别命名为连续地球遥感观测一致性倡议-1、2和3（CICERO－1、2和3），用于对地球大气和表面开展GPS和“伽利略”（Galileo）卫星无线电掩星测量，单星质量10kg，计划组建24颗“GPS无线电掩星”（GPS-RO）气象卫星星座。还有成立于2010年的行星智能公司（PlanetiQ），截至2017年累计融资额达8975万美元，计划到2020年发射30颗立方体气象卫星。这两家公司也被NOAA授予气象数据采购合同。

5 商业气象市场到底有多大

卫星气象数据与传统卫星遥感数据的差异：气象数据是指大气温度、湿度、压强、风、云、雨、雷、电等数据；传统遥感数据是指对特定陆地和海洋区域的影像数据。对于气象服务来说，气象数据多多益善，每一个气象数据本身都是有价值的；但海量的遥感数据本身是没有价值的，从中挖掘出的行业信息才有价值。

气象市场容量有多大？商业气象数据的市场又有多大？依据中国气象服务协会提供的数据：到2025年，中国气象市场将有3000亿人民币的规模，正弦空间初步调研航空、海洋、电力和农业保险，目前存量市场近1000亿元人民币，加上物流、期货、能源、交通等行业市场，国内气象市场目前肯定超过了1000亿元人民币，未来的增量预计是在农业保险（由目前的25%提高到85%以上的农地）、通航（从无到有，预计10倍于民航需求）、民航（从有到精）、海洋渔业等几个大的方向。

正弦空间团队调研了佳格天地科技有限公司、心知科技有限公司和象辑科技有限公司等众多气象应用公司，据部分知情人士透露，数据采购费用占30%～40%。按照30%计算，3000亿元人民币气象市场中将有900亿元人民币是气象数据市场，这些还没有计算中国商业气象星座数据出口部分。可见，未来商业气象市场和气象数据市场都是非常可观的。

6 结束语

国际上商业气象服务的运作方式有：①国家气象部门不开展商业气象服务，由私营气象公司开展，如美国、日本等；②除私营气象公司外，国家气象部门也开展商业气象服务，如英国、法国等；③国家气象部门改组为气象公司，整个国家的气象服务工作都商业化，如新西兰。笔者认为，我国不适合走第3种运作方式，比较理想的是走第1种运作方式。无论哪种运作方式，让我国的商业公司拥有气象卫星和气象数据源，让诸多下游气象应用公司成为有源之水，都是我国商业气象产业崛起的必经之路。

总之，商业气象星座是一个非常值得投资的商业航天方向，具有市场需求大、商业模式清晰、投资规模小（与其他低轨星座相比）、见效快等特点。