商业遥感卫星的应用及发展趋势

贾晓阳 韩莹莹

摘  要：近年来，商业遥感卫星技术已经实现了快速突破，高分遥感卫星的发射和激光雷达技术的成熟进一步丰富了遥感数据的来源。由于深入挖掘遥感数据的能力不足，在应用领域上限制了商业遥感卫星的发展。随着国家政策的鼓励和支持，一大批创新型企业开展商业遥感卫星研发和数据应用，推进了遥感数据向市场化方向发展。该文对商业遥感卫星在不同的领域应用的数据特点及应用的现状进行了分析，在此之上对商业遥感卫星的发展趋势进行了探究，为商业遥感卫星的发展和遥感信息服务的开拓提供了思考，从而让遥感数据的应用惠及更多领域，推动我国商业遥感产业的发展。

关键词：商业遥感卫星  遥感数据  应用领域  发展趋势

中图分类号：V19;TP79   文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2020）06（c）-0011-02

进入21世纪以来，商业航天的发展步入了快车道，逐渐成为太空经济的新增长点，各国都在抢占商业航天的市场份额，来分享太空经济的“蛋糕”。据美国卫星产业协会2019年会议上公布的数据，2018年发射卫星总数超过300颗，在轨卫星达到2100颗，全球卫星产业总收入达到2774亿美元，其中卫星服务占45.6%，由此可见商业卫星市场潜力巨大。为了让商业航天更好地服务经济建设和百姓的生活，我国在2015年提出了《国家民用空间基础设施长期发展规划》鼓励民间资本投入到国家基础设施的建设，为商业遥感卫星快速发展和走向国际市场带来了契机。面对多种商业用户对遥感技术多元化的需求，商业遥感卫星的时间分辨率、空间分辨率、光谱分辨率、重访周期等技术指标在不同的商业用户之间要求有所区别。目前，商业遥感卫星在现代通信、军事国防、资源勘探、环境监测等领域都承担着重要的角色，该文主要对不同领域应用数据的特点和应用现状进行了总结概括。

1  商业遥感卫星的应用

1.1 军事国防

军事国防领域关注卫星数据的高时间分辨率、高空间分辨率和高定位精度，同时还要注重信息传输的安全性和保密性。随着商业遥感卫星的不断发射，可以组成近地轨道的卫星星座，提供更大的覆盖范围，缩短反应时间，迅速获得高分辨率的影像。通过与军用卫星协同观测，可以实时掌握敌方兵力及装备等情况。在战争时期，利用商业卫星来监测敌方兵力的战略部署，重点区域用更高分辨率的军用卫星来重点监测，可以缓解军用卫星的压力，及时掌握战场上的局势，对战术上的决策起着辅助性的作用。

1.2 自然资源管理

自然资源管理的遥感数据一般具有中低分辨率，覆盖范围宽，重访周期短的特点。在自然资源管理方面取得显著成就的领域有农业和林业。农业一直是我国国民经济的命脉，在农业上运用遥感技术，可以预防农业灾害的发生，还可以预测农作物的产量和质量，减少了传统估产工作的任务量增加了准确性。根据获取遥感数据监测农作物生长，定量施肥，实现了精准农业，促进了我国向现代化农业转变，向智慧农业发展。我国的林业资源分布的区域广阔，应用遥感技术可以在短时间内掌握林业资源的调查和监测，为数字林业的推广提供了灵活快捷的方式。由于无人机具有小型化和轻量化的特点，将无人机与遥感技术结合起来会丰富林业资源信息的来源，为林业的调查和执法提供更有效的数据。

1.3 自然灾害的应急管理

自然灾害的应急管理主要关注卫星数据快速连续获取，图像数据的分析和整合。在自然灾害发生之前，做好风险监测，及时播报预警信息，最大限度地减轻灾害的损失，保障国民经济的快速发展。在发生自然灾害时，针对灾情发生的范围、路况受损情况开展监测，提供及时准确的空间信息服务，根据提供的信息帮助救援人员制订营救的方案。恢复重建时，利用遥感技术为灾后重建工作提供科学的依据及决策咨询，通过观测手段对各项恢复重建工作的实施情况进行监测，事关灾区人民的根本利益及灾区的持续发展。

1.4 基础设施

基础设施建设过程中对遥感数据的需求是分辨率高、定位精度高、时效性低。基础设施涵盖了城市的交通、建筑、邮电、通信、防卫防灾安全设施及相关项目。各国都把城市的基础设施建设摆在首要的位置，对城市地理信息、城市各要素的发展趋势的需要愈加强烈，决策人员需要依据遥感数据做出滿足未来城市发展的规划。通过高分辨率卫星提供的遥感数据获得地表形状和物体的光谱信息，运用相应的检测手段来获取城市地表覆盖具体信息并对信息进行及时的更新，将有效推进基础设施的建设。

1.5 环境监测

环境监测领域的遥感数据具有高时间分辨率、高光谱分辨率、长时序的特点。我国出现了城市高速发展过程中的环境问题，利用遥感数据开展城市热岛、大气、雾霾等环境问题的研究，将会加快生态文明建设的步伐，在建设美丽中国中发挥重要作用。例如，在大气监测过程中，通过遥感数据获知污染源的分布、污染的程度、污染影像的范围等。随着高分辨率卫星的发射，在监测全球臭氧变化、城市的雾霾、工业矿区的有害气体等方面的监测一定会越来越多，城市的环境将朝着更加科学、绿色、健康的方向发展。

2  商业遥感卫星的发展趋势

2.1 星座化

单一的商业遥感卫星，覆盖范围有限，获取得数据量少，只有建设高密度的卫星群，才能占领商业航天市场的蓝海。实现星座化建设，需要将卫星遥感与低空遥感技术进行充分布局，利用低空遥感技术低成本、高机动性的特点与卫星协同观测，弥补遥感卫星在空间观测上的不足，以掌握更为丰富的观测数据。传统的单星、双星早已不是商业遥感卫星发展的主流，国内各大商业遥感公司都瞄准星座化的建设。我国商业遥感卫星星座计划——“吉林一号”即将完成第一阶段的建设，2019年11月14日发射长光卫星高分02A星，将于此前发射的13颗“吉林一号”卫星组网，对同一区域的重访能力每天可达6次，为多种行业用户提供了更加丰富的遥感数据及服务。预计在2030年实现138颗卫星在轨组网，可在全球任意地点10min以内的重访能力。

2.2 高分化

20世纪末期，各行各业对使用遥感卫星获取高质量的数据的需求与日俱增，美国的航天部门极具商业眼光，开始发射多颗商业遥感卫星，占有较大的市场份额并开辟了国际市场。我国虽然起步晚，但在国家的支持和引导下，兴起了成立各类商业遥感公司的热潮，在商用遥感卫星市场与国外公司一争高低，通过良性竞争让用户获得清晰的遥感数据。如今国内外卫星数据都开始大幅下降而且对0.5m分辨率的图像减少了供货时间。美国数字地球公司发射的商业遥感卫星的分辨率最高达到0.3m，美国天盒成像公司的分辨率达到0.7m。我国自主研制的高景一号分辨率达到0.5m，分辨率基本上能够达到美国公司的水平。发展高分辨率的商业遥感卫星既能缩小与发达国家的差距又能在市场中具备长久的竞争能力。

2.3 市场化

随着卫星平台、卫星载荷和卫星组装技术的发展成熟，遥感技术在基础测绘、农业、林业等领域已经得到了充分的应用，在考古、野生物保护、交通、电力、铁路、通信等领域也初试锋芒。早期的遥感卫星不注重挖掘数据的商业价值，现在各大公司主动提供个性化服务深入挖掘数据背后的商业价值来占领市场。商业遥感卫星的应用市场以用户在分辨率、时效性、定位精度等需求为导向，针对行业开展定制化的算法，实现大容量复杂数据的挖掘来提升数据的价值。例如，美国的数字地球公司结合机器学习算法，把澳大利亚的1300多万建筑提取出来，最终形成了3D立体影像图。如果按照传统的方式利用人力完成这一目标将至少花费3年，这大大缩短了数据和信息更新的时间，预先进行分析研判，提供城市规划和建设的建议。

2.4 数据共享化

国内已在气象、海洋、资源、环境、通信等领域形成了对地遥感观测卫星星座，每个卫星星座都获取了海量的数据，单一的卫星星座的遥感数据难以满足用户的多种需求，这也造成了各类综合信息处理系统和地面站资源的浪费。考虑建设一个开放、汇聚、协同的数据共享平台可以接收多星多源多样的遥感数据，通过平台实时显示各遥感卫星的运行情况，及时接收卫星数据实现信息共享和资源互通。打破遥感数据分散在多种领域的现状，运用大数据处理、人工智能的方式对平台获取的数据分析处理，以实现更广范围的应用。平台具有强大的资源整合能力，拥有更高的效率，遥感数据的收集更加快速、成本大大降低，实现跨行业、跨领域、跨学科分享数据，让遥感技术得到深度应用。

3  结语

我国商业遥感卫星起步较晚，产业链尚未成熟，与国际先进国家相比还处在初始阶段。商业遥感卫星的发展既要立足于我国的国情，又要瞄准国际商业航天的市场，寻找两者的结合点。一方面是政府加强顶层设计，建设健全商业遥感的政策法规，加强遥感数据信息的整合，挖掘潜在的客户，占领航天市场的蓝海。另一方面注重技术创新，研发具有高分辨率、广覆盖力、高密度、深应用的商业遥感卫星来占据市场的高端领域。攻关新技术的难题，使用新型材料和新加工工艺有效地降低成本，实现商业遥感卫星高稳定性、轻小型、成本低。加强技术的融合实现数据共享化，深度开发数据资源的应用，打破数据壁垒，在多领域实现数据的互联互通。针对用户的需求，提供产品和服务，培育新的遥感数据应用市场，引导遥感数据市场向社会公众的领域拓展，探索我国商业遥感卫星发展的新模式，助力商业航天产业走向开放、合作、多元的新征程。

参考文献

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