空間對地觀測系統與應用最新發展（上）

1 總體情況

歷經近60 年發展，全球空間對地觀測體系和能力日趨完備，空間對地觀測已經開始走進「精緻為用」的發展新階段，顯現出兩大特點：一是系統規模和能力穩步發展，應用越來越「精緻」，廣度和深度不斷延伸，服務能力和產業化水平顯著提高；二是在應用過程中衍生出的需求變化和精緻化應用等新需求，已成為未來新一代空間對地觀測系統轉型發展和技術創新的主導推動力量。

全球對地觀測衛星發射和在軌情況

截至2017年12月31日，全球已成功發射7956個航天器，其中對地觀測衛星是發射數量最多的應用衛星，達2816 顆，佔比超過35%。2017 年對地觀測衛星發射數量達到233 顆，首次超過200 顆，與2016 年相比翻一番，遠超過其他類別衛星發射數量的總和。近4 年與前4 年的發射數量環比增長超過4倍，增幅超過其他類型應用衛星。數量躍升主要源於小型對地觀測星座發展成熟並大量應用，特別是質量小於100kg的微納衛星。

截至2017年12月31日，國外在軌對地觀測衛星509顆，其中美國對地觀測衛星數量最多，為334顆，約佔65%，歐洲52顆、日本24顆、俄羅斯22顆、印度18顆。光學成像衛星數量最多，約佔62%。在軌工作的509顆衛星中，傳統衛星（以單顆或幾顆衛星組成系統）數量245 顆，新型衛星（以星座組成系統）數量已達264 顆。後者增幅迅猛，數量已開始趕超傳統衛星。

新型對地觀測衛星系統在軌統計情況

空間對地觀測產業情況

（1）產業規模

依據截至2017 年12 月的最新統計，全球對地觀測衛星年投資額將連續2 年超過200 億美元，空間對地觀測產業進入成熟發展階段。

根據歐洲諮詢公司數據測算，2017 年全球民用計劃政府投資仍將超過100 億美元。通過對美國航天預算的分析，近幾年美國天基偵察預算始終維持在年均100 億美元之上，高於國防部航天預算。根據歐洲諮詢公司等報告，全球對地觀測衛星數據收入近年來一直保持穩步增長趨勢，2017年超過20億美元。

（2）企業發展情況

2017 年，國外空間對地觀測企業迎來「同類」併購熱潮，旨在整合、優化業務布局、產品布局和市場布局。

一方面，傳統公司做大做強。加拿大麥克唐納-德特威勒聯合公司（MDA）收購美國數字地球公司（DigitalGlobe），整合光學、雷達對地觀測業務，完善產品，全面爭奪北美（尤其是美國的國防領域市場）這一全球最大的對地觀測市場。另一方面， 新興公司完善新型能力。行星公司（Planet） 收購同為新興企業的特拉貝拉公司[Terra Bella， 原天空盒子成像公司（SkyboxImaging）]，整合高、中解析度產品和創新型服務，全面奪佔新興用戶市場。同時，新興企業持續展現新氣象和新變化。不僅創新型公司數量仍高速增加，而且業務也開始加快拓展，由成像領域拓展至環境監測領域， 甚至安全監測領域。美國斯派爾公司（Spire）利用「狐猴」納衛星星座收集天氣數據，「狐猴」衛星單星質量4.6kg，可提供全球的精確溫度、壓力和濕度信息，填補美國天氣數據的空檔。新研製的狐猴－2衛星有2 副可展開的太陽電池翼和體裝太陽能電池，攜帶了2 個遙感儀器：無線電掩星有效載荷和「自動識別系統」（AIS）有效載荷。

「天空衛星」在軌示意圖

新興公司業務即將全面覆蓋光學和雷達成像能力，不僅具備高、中等多種空間解析度，還注重高時間解析度和高光譜解析度。其主要系統為數十乃至數百顆衛星構成的星座，具備實時監視能力。美國行星公司已發射315 顆「鴿群」衛星，在軌192顆，解析度3 ～ 5m。美國黑天全球公司（BlackSkyGlobal） 正在發展由60 顆衛星組成的星座， 具備10 ～ 60min 重訪能力， 該星座單星質量小於50kg，多光譜解析度達1m，首顆技術驗證衛星已於2016 年9 月25 日成功發射。

美國黑天全球公司「全球」衛星星座示意圖

2 政策環境發展

空間對地觀測系統應用和產業化的蓬勃發展離不開政策環境的支持，美國等空間對地觀測產業領先國家均利用相關政策引導並推動應用和產業化的有序與協調發展。

美國歷經30 余年探索，形成了一套完善的空間對地觀測政策體系，涵蓋法案、政策、授權許可制度等多層次文件，使空間對地觀測應用和產業擁有了良好的發展環境，也引導了其他國家對地觀測政策的發展。美國空間對地觀測政策主要經歷了探索、發展、成熟三個階段。

在探索階段，1984 年7 月17 日，美國政府頒布了《陸地遙感商業化法案》，標誌著美國遙感數據政策「探索階段」的開始。然而事實證明，該法案提出的將民用遙感系統運營完全交給私營企業的方針，不僅沒能起到促進商業遙感產業發展的效果，反而對民用遙感能力的發展造成了負面影響。

在發展階段，布希政府於1992 年頒布了《陸地遙感政策法案》。該法案取代了1984 年《陸地遙感商業化法案》，成為美國陸地遙感基本法。《陸地遙感政策法案》頒布後，申請私營遙感系統運營許可的私營企業如雨後春筍般大量出現，美國商業遙感產業發展呈現出一片繁榮的嶄新氣象。

在成熟階段，1996 年《國家航天政策》要求美國政府「合理利用私營遙感能力、數據及信息產品」，以支持美國商業遙感能力的發展，並指定商務部通過美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）提供私營遙感系統運營許可並制定相關規章。1998 年，美國政府又在《商業航天法案》中明確要求美國國家航空航天局（NASA）採購「有助於地球科學研究的商業遙感數據」。小布希政府於2003 年4 月25 日頒布的《美國商業遙感政策》，重點解決了美國商業遙感產業發展初期暴露出的突出問題。美國國家海洋和大氣管理局於2006 年4 月25 日頒布了《私營陸地遙感空間系統授權許可》的最終規定，與1992 年《陸地遙感政策法案》和2003 年《美國商業遙感政策》共同構成了完備的商業遙感政策體系。

近年，政策發展進入新階段，2015 年，美國國家地理空間情報局（NGA）發布《商業地理空間情報戰略》，提到「在用戶所需的地點及時提供商業數據、信息和知識，提高戰術用戶的任務成功率」，這充分說明，對地觀測衛星應用已經從提供圖像數據向提供信息和知識轉變。未來，最新空間政策即將發布，面向精細化應用的政策即將展現。

受美國完善的政策法規帶動，德國、加拿大、歐洲航天局（ESA）、印度、日本等國和機構也相繼出台政策，推動各自空間對地觀測產業在確保國家安全的前提下蓬勃、有序發展。

作者：原民輝、劉韜

來源：《國際太空》2018年第4期

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