高分辨率衛(wèi)星行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

高分辨率衛(wèi)星行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢高分辨率遙感衛(wèi)星的行業(yè)應用已經成為國際潮流。美、歐、以、印、日等主要航天大國紛紛推出了自己的商業(yè)化遙感衛(wèi)星系統(tǒng)。我國的高分衛(wèi)星行業(yè)起步較晚，目前主要由政府主導完成，商業(yè)化進程目前仍處于探索階段。文檔主要分析高分衛(wèi)星行業(yè)的國內外行業(yè)現(xiàn)狀，并對行業(yè)發(fā)展趨勢進行了總結分析。一、高分衛(wèi)星行業(yè)的產業(yè)鏈分析高分衛(wèi)星行業(yè)的產業(yè)鏈結構可以劃分為上中下游三個部分（圖1）。圖1.高分衛(wèi)星行業(yè)產業(yè)鏈產業(yè)上游，包括衛(wèi)星制造、衛(wèi)星發(fā)射、地面檢校系統(tǒng)、地面測控系統(tǒng)、地面接收系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲與管理、數(shù)據(jù)的預處理與數(shù)據(jù)分發(fā)等方面。產業(yè)中游主要涉及增值數(shù)據(jù)產品加工和信息產品生產，帶動規(guī)?；瘮?shù)據(jù)加工生產所需的軟件、工具、計算機、網絡等技術的發(fā)展。產業(yè)下游是指綜合應用服務，涉及遙感與GIS、導航以及其他技術的融合，可以直接滲透到社會可持續(xù)發(fā)展、國民經濟建設、國防及國家安全、政府決策與管理、社會公眾服務等各個領域。我國高分衛(wèi)星GF-1為例，產業(yè)鏈上中下游對應的機構、廠家及產品分別如表1所示。表1.GF-1衛(wèi)星產業(yè)鏈上中下游產業(yè)鏈環(huán)節(jié)參與機構上游衛(wèi)星研制航天東方紅衛(wèi)星有限公司衛(wèi)星發(fā)射上海航天技術研究院，酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心衛(wèi)星測控西安衛(wèi)星測控中心地面檢校、接收、預處理、數(shù)據(jù)存儲和分發(fā)中國資源衛(wèi)星應用中心，中科院遙感所中游信息產品加工和增值信息服務中國資源衛(wèi)星應用中心、中科院遙感所、北京通航信息科技有限公司，等遙感數(shù)據(jù)處理軟件ENVI、ArcGIS、ERDAS、PCI、eCognition，等下游綜合應用服務國土部、農科院、環(huán)保部、天地圖，等二、各國高分衛(wèi)星行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀美國美國是最早進行遙感衛(wèi)星商業(yè)化探索的國家。早在1984年，美國國會就已批準美國宇航局（NASA）開展Landsat衛(wèi)星的商業(yè)化運營，并取得了一定的經濟效益。然而，因受美國情報政策的限制，早期的NASA無法銷售高分辨率衛(wèi)星影像。1994年，美國總統(tǒng)克林頓簽署法案，宣布解除1米分辨率衛(wèi)星影像的商業(yè)銷售禁令。以此為契機，美國的商業(yè)衛(wèi)星遙感業(yè)迅速發(fā)展起來。進入21世紀，全球安全形勢發(fā)生重大變化?！?.11”之后，美國政府在重新大幅增加軍費預算的同時，更加倚重高分辨率商業(yè)遙感衛(wèi)星系統(tǒng)的全球情報搜集能力。2003年，小布什政府批準新法案，進一步明確了美國遙感衛(wèi)星政策的目標，強調通過保持政府對商業(yè)遙感衛(wèi)星活動的主導地位，維護美國國家安全利益。在具體措施方面，小布什政府推行了ClearView和NextView兩大國家觀測計劃。由美國國家地理空間情報局（NGA）與當時美國三大商業(yè)衛(wèi)星公司EarthWatch、OrbImage和SpaceImaging簽約，耗資10億美元，長期采購高分辨率商業(yè)遙感衛(wèi)星影像資料。此外，布什政府還批準了分辨率0.25m的新一代商業(yè)遙感衛(wèi)星研制計劃。2010年，奧巴馬政府批準了新一代EnchancedView國家觀測計劃。由NGA與美國兩大遙感衛(wèi)星巨頭DigitalGlobe和GeoEye分別簽約，在未來10年采購總額73億美元的高分辨率衛(wèi)星影像。此舉大大刺激了DigitalGlobe和GeoEye的擴張，兩家公司均加快了其新一代高分遙感衛(wèi)星系統(tǒng)的研制和部署進程。美國商業(yè)遙感衛(wèi)星產業(yè)是在政府主導下以獨立上市企業(yè)為主體開展經營活動。這種主導作用主要體現(xiàn)在決策、資助、監(jiān)管三方面。首先，美國政府根據(jù)對國家安全形勢的評估，做出是否發(fā)展高分辨率商業(yè)遙感衛(wèi)星系統(tǒng)等戰(zhàn)略決策。其次，美國政府為本國商業(yè)遙感衛(wèi)星公司提供主要的資金支持。長期以來，NGA的訂單占DigitalGlobe和GeoEye總收入的70％以上。最后，美國政府通過“快門控制”機制，掌握高分商業(yè)遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)采集和銷售的控制權，維護國家安全利益。以獨立上市企業(yè)為主體提供商業(yè)遙感衛(wèi)星的運營服務，體現(xiàn)了美國經濟結構和軍工體制的重要特點。美國軍事工業(yè)與資本市場歷來關系密切。美國五大軍工巨頭：洛克希德?馬丁公司、波音公司、雷神公司、諾思羅普?格魯曼公司和通用動力公司均為紐約證券交易所上市公司。DigitalGlobe和GeoEye分別是紐交所和納斯達克上市公司。高效的企業(yè)組織和發(fā)達的金融市場為美國軍事工業(yè)以及遙感產業(yè)的發(fā)展注入了強大的驅動力。歐、以、印、日等國法國是最早涉足商業(yè)遙感衛(wèi)星領域的國家之一。從1986至2014年，法國航天研究中心（CNES）先后發(fā)射了7顆Spot衛(wèi)星。目前，法國的商業(yè)遙感衛(wèi)星活動是在歐盟框架下，由EADS（歐洲宇航防務集團）Astrium公司的子公司——SpotImage公司負責實施的。2009年，EADS批準了Astrium采購Spot系列后繼星Spot-6/7的計劃，以便維持SpotImage公司業(yè)務的連續(xù)性。Spot-6和Spot-7已經分別于2012年和2014年成功發(fā)射升空，分辨率均達到1.5米。此外，法國還于2011年和2012年成功發(fā)射了0.5米分辨率的軍民兩用Pleiades雙子星。由以色列兩大國防承包商——以色列飛機工業(yè)公司和艾比特系統(tǒng)公司牽頭組建的ImageSat國際公司負責運營的EROS-A/B星分別于2000年和2006年發(fā)射升空，可分別提供1.8米和0.7米分辨率的全色影像。其中，EROS-B的投入運營打破了美國對亞米級商業(yè)衛(wèi)星影像的壟斷。EROS系列衛(wèi)星以高機動性著稱，主要應用于測繪制圖、災害評估、環(huán)境監(jiān)測、軍事偵察等領域。印度國家空間研究組織（ISRO）下設Antrix公司負責運營的CartoSat-2制圖衛(wèi)星于2007年1月成功發(fā)射，可提供0.8米分辨率全色影像。該衛(wèi)星是繼以色列EROS-B后全球第二顆由非美國機構運營的亞米級商業(yè)遙感衛(wèi)星。ISRO又于2008年和2010年分別發(fā)射了0.8米分辨率的CartoSat-2A和CartoSat-2B衛(wèi)星，形成了全面的高分對地觀測能力。目前，ISRO正在研制衛(wèi)星Cartosat-3，計劃該衛(wèi)星對地觀測分辨率達到0.25米。日本宇宙航空研究開發(fā)機構（JAXA）研制的先進陸地觀測衛(wèi)星（ALOS-1）于2006年1月發(fā)射升空，衛(wèi)星全色分辨率2.5米。ALOS-1影像主要供商業(yè)使用，可用于制圖、區(qū)域觀測、災害監(jiān)測和資源調查等用途。2011年4月，ALOS-1衛(wèi)星到壽失效。2014年5月，后繼衛(wèi)星ALOS-2成功發(fā)射升空，目前仍處于調試階段。歐、以、印、日等國商業(yè)遙感衛(wèi)星產業(yè)的發(fā)展同樣體現(xiàn)了政府主導的特點，但在具體運營模式上與美國略有差異。在政府作用方面，這些國家與美國的差異主要在于兩點：一是這些國家商業(yè)遙感衛(wèi)星的研制和部署成本一般由政府或軍工部門直接承擔，遙感衛(wèi)星運營企業(yè)只負擔運行維護和數(shù)據(jù)銷售等后期營運成本。其次，政府在協(xié)調本國軍、政、產、研等相關部門，推動商業(yè)遙感衛(wèi)星的研制、部署和應用方面，扮演比美國政府更重要、更主動的角色。在運行模式方面，這些國家的商業(yè)遙感衛(wèi)星運營主體大多未獨立上市。歐洲SpotImage和以色列ImageSat附屬于本國軍工企業(yè)；印度Antrix附屬于政府航天機構；日本則由政府航天機構直接負責遙感衛(wèi)星的商業(yè)化運營，JAXA的作用類似于早期的NASA。3.中國自1975年我國發(fā)射返回式遙感衛(wèi)星一號以來，已陸續(xù)發(fā)射了陸地資源、氣象、海洋、環(huán)境與災害監(jiān)測4大系列遙感衛(wèi)星，初步構建起多分辨率、多譜段、穩(wěn)定運行的衛(wèi)星對地觀測體系，并在國土資源、海洋、環(huán)境、氣象和減災等領域開展了不同的應用。2012年1月資源三號測繪衛(wèi)星發(fā)射升空，分辨率達到2.1米。2013年4月高分一號發(fā)射升空，分辨率達到2米。2014年8月高分二號發(fā)射升空，空間分辨率提升為優(yōu)于1米。近年來，我國多顆高分衛(wèi)星的成功發(fā)射為國家開展基礎測繪和地理國情監(jiān)測提供了穩(wěn)定可靠的衛(wèi)星數(shù)據(jù)源保障。在衛(wèi)星運營方面，民間資本開始進入遙感衛(wèi)星產業(yè)。2005年7月，由國內運營商從英國引進的“北京一號”小衛(wèi)星由俄羅斯火箭發(fā)射升空。衛(wèi)星全色分辨率4米，可向北京市有關部門提供遙感影像，供城市規(guī)劃、環(huán)境監(jiān)測、工程和土地利用監(jiān)測等使用。在國外遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)代理方面，近年來國外商業(yè)遙感衛(wèi)星紛紛搶攤中國，目前國外主要的商業(yè)遙感衛(wèi)星運營商在中國都設立了代理機構，均有較為固定的客戶群，業(yè)務穩(wěn)步增長。從總體上說，我國遙感衛(wèi)星技術取得了很大成就，但在民用高分辨率遙感衛(wèi)星技術及商業(yè)化應用方面仍處于相對落后的狀態(tài)。我國于2014年8月發(fā)射的迄今最高分辨率的民用遙感衛(wèi)星高分一號GF-1的全色分辨率也只有1米，落后于1999年美國發(fā)射的商業(yè)衛(wèi)星IKONOS、2008年印度發(fā)射的CartoSat-2A衛(wèi)星的分辨率水平。同時，我國現(xiàn)有的資源系列衛(wèi)星體系也存在衛(wèi)星立項與實際應用不相適應、地面系統(tǒng)自成體系、業(yè)務應用時斷時續(xù)、產業(yè)化發(fā)展緩慢、商業(yè)化運行程度低等諸多問題?？梢哉f，民用高分辨率遙感衛(wèi)星技術及其商業(yè)應用成為中國航天的一大“短板”。在這一領域，我國未能展現(xiàn)出與自身的運載火箭和載人航天能力相一致的水準，與其他主要航天大國差距顯著。目前在軌商用高分衛(wèi)星表2.在軌商用衛(wèi)星相關信息統(tǒng)計序號衛(wèi)星名稱載荷類型/分辨率所屬國家/機構影像服務商商業(yè)模式1IKONOS光學，全色分辨率0.82米，多光譜3.2米美國DigitalGlobe公司美國DigitalGlobe公司企業(yè)運營政府購買服務QuickBird-2光學，全色分辨率0.61米，多光譜2.62米WorldView-1光學，全色分辨率0.5米GeoEye-1光學，全色分辨率0.41米，多光譜1.65米WorldView-2光學，全色分辨率0.46米，多光譜1.85米WorldView-3光學，全色分辨率0.31米，多光譜1.24米2Radarsat-1SAR，C頻段，最高分辨率8米加拿大航天局加拿大MDA公司PPP模式企業(yè)銷售Radarsat-2SAR，C頻段，分辨率3米3COSMO-SkyMed-1/2/3/4SAR，X頻段，分辨率1米意大利航天局意大利e-GEOS公司政府投入企業(yè)銷售4SPOT-5光學，全色分辨率2.5米，多光譜10米法國國防部法國SPOTImage公司政府投入企業(yè)銷售(SPOT-6-7為企業(yè)投入)SPOT-6/7光學，全色分辨率1.5米，多光譜6米Astrium公司Pleiades-1/2光學，全色分辨率0.5米法國國防部5TerraSAR-XTanDEM-X雙星SAR，X頻段，分辨率1米德國航天局，EADSAstrium公司德國Infoterra公司PPP模式企業(yè)銷售6RapidEye-1/2/3/4光學，多光譜分辨率6.5米德國航天局，德國農業(yè)保險公司，國際投資德國RapidEye公司PPP模式企業(yè)運營7Resurs-DK1光學，全色分辨率1米，多光譜2-3米俄羅斯航天局俄羅斯Sovzond公司政府投入并運營，企業(yè)銷售8Kompsat-2光學，全色分辨率1米，多光譜4米韓國航空航天研究院韓國KAI公司政府投入并運營，企業(yè)銷售Kompsat-3光學，全色分辨率0.7米，多光譜2.8米9CartoSat-2/2A/2B光學，全色分辨率0.8米印度空間研究組織印度ANTRIX公司政府投入并運營，企業(yè)銷售10EROS-A光學，全色分辨率1.8米以色列政府以色列ImageSat公司政府投入并運營，企業(yè)銷售EROS-B光學，全色分辨率0.7米11ALOS-1/2光學，全色分辨率2.5米，多光譜10米，SAR分辨率7/1米日本宇宙航空研究開發(fā)組織JAXA日本RESTEC公司政府投入并運營，企業(yè)銷售12ZY3光學，全色分辨率2.1米，多光譜5.8米中國國家測繪局衛(wèi)星測繪應用中心，中國資源衛(wèi)星應用中心，北京通航信息公司，等政府投入并運營，政府和企業(yè)共同銷售13GF-1光學，全色分辨率2米，多光譜8米中國國防科工局中國資源衛(wèi)星應用中心，北京通航信息公司，等政府投入并運營，政府和企業(yè)共同銷售GF-2光學，全色分辨率1米，多光譜4米三、高分衛(wèi)星行業(yè)發(fā)展趨勢更高的時空分辨率衛(wèi)星成像向高分辨率發(fā)展。目前，美國民用高分衛(wèi)星最高分辨率已達0.31米。其它航天大國也都在技術研發(fā)商緊跟其后，包括法國和以色列在內的多個國家的高分衛(wèi)星在近幾年內達到了1米以內的分辨率。我國于2013年4月發(fā)射高分一號衛(wèi)星，達到了2米的全色分辨率。2014年8月，我國發(fā)射的高分二號衛(wèi)星，全色分辨率優(yōu)于1米，標志著我國的民用高分衛(wèi)星首次達到亞米級的高分辨率。根據(jù)我國“高分辨率對地觀測系統(tǒng)”重大專項的規(guī)劃，我國將在2020年前發(fā)射多顆類似的高分衛(wèi)星，多顆衛(wèi)星組網觀測，實現(xiàn)時空分辨率的精細化。全球數(shù)據(jù)快速獲取高分衛(wèi)星的全球數(shù)據(jù)獲取能力越來越受到重視。以美國為首的西方航天大國通過加強衛(wèi)星基礎設施的持續(xù)性研發(fā)和資源整合，建立全球數(shù)據(jù)獲取能力，提出全球的空間信息基礎設施建設和全球環(huán)境監(jiān)測計劃。在研制與發(fā)射更多更高分辨率衛(wèi)星的同時，強調在軌衛(wèi)星組網觀測，推進全球地面接收網絡網絡建設，形成一套可全球數(shù)據(jù)快速獲取和定標服務的高分衛(wèi)星觀測網絡。隨著我國的“高分辨率對地觀測系統(tǒng)”重大專項的開展實施，在軌高分衛(wèi)星在數(shù)量、載荷種類和時空分辨率等方面都將得到大幅提升，全球觀測能力將顯著增強。商業(yè)運營服務模式日趨完善目前高分衛(wèi)星行業(yè)的商業(yè)運營服務模式仍然離不開政府的主導，其服務模式主要分為三類，見表3。表3.高分衛(wèi)星行業(yè)服務模式分類服務模式模式一模式二模式三衛(wèi)星研制政府負責政府負責、企業(yè)負責企業(yè)負責衛(wèi)星運行政府負責企業(yè)負責企業(yè)負責產品銷售企業(yè)負責政府間接支持、企業(yè)負責政府間接支持、企業(yè)負責模式一：政府擁有并運營遙感衛(wèi)星系統(tǒng)，委托商業(yè)渠道銷售衛(wèi)星遙感衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)產品，政府充當擁有者、監(jiān)管者和用戶三重角色。模式二：政府與商業(yè)部門共同分擔衛(wèi)星研制與發(fā)射費用。例如，衛(wèi)星商業(yè)化運營，商業(yè)化銷售衛(wèi)星遙感遙感數(shù)據(jù)產品，政府充當監(jiān)管者、贊助方和用戶三重角色。模式三：衛(wèi)星與數(shù)據(jù)產品完全采取商業(yè)化運營模式，政府充當監(jiān)管方和用戶的角色。以法國為例，SPOT系列衛(wèi)星原本是法國國防部投資研建的對地觀測衛(wèi)星，委托法國SPOTImage公司銷售衛(wèi)星影像，屬于模式一。SPOTImage公司于EADSAstrium公司合并后，后續(xù)的SPOT-6、SPOT-7衛(wèi)星均由EADSAstrium公司自行出資研制，屬于模式三?，F(xiàn)階段的美國屬于典型的模式三，衛(wèi)星的研制、發(fā)射、運營都有成熟的公司進行商業(yè)化運作，政府則通過政策制定和大批量高分衛(wèi)星影像采購的形式來引導和支持商業(yè)化運作。例如，2010年美國國家地理空間情報局NGA與兩大遙感衛(wèi)星巨頭公司DigitalGlobe和GeoEye分別簽約，在未來10年采購總額73億美元的高分辨率衛(wèi)星影像，極大地促進了兩家公司的擴張，加快了新一代高分衛(wèi)星系統(tǒng)的研制與部署?，F(xiàn)階段我國的高分衛(wèi)星行業(yè)屬于模式一，即政府擁有并運營遙感衛(wèi)星系統(tǒng)，委托商業(yè)渠道銷售衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)產品，政府充當擁有者、監(jiān)管者和用戶三重角色。但是，在我國高分衛(wèi)星資源初具規(guī)模，數(shù)據(jù)質量不斷提升的背景下，目前仍然缺乏大型企業(yè)以商業(yè)模式銷售衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)產品，并提供服務。遙感信息增值應用日趨拓展和深入以谷歌為代表的一些承接增值應用基礎產品生產的公司逐漸成長，形成了遙感應用全球化的商業(yè)模式。高分衛(wèi)星影像在多個行業(yè)領域的增值應用日漸成熟。目前，遙感信息增值應用正與地理信息系統(tǒng)、全球衛(wèi)星定位導航技術高度集成