国外遥感卫星产业链分析

国外遥感卫星产业链分析

一、业下游遥感应用产业发展现状遥感卫星和应用产业是中国“十二五”战略新兴产业之一，具有很长的产业链。如图1所示，产业链结构分为产业基础、工业中游和下游产业。产业基础,包括带动地面接收系统、地面检校系统、地面数据传输系统、数据存储与管理、数据处理与分发等技术的发展。产业中游主要涉及增值数据产品加工、信息产品生产。主要带动规模化数据加工生产、信息产品生产方面的软件、工具、计算机、网络等技术发展。产业下游是指综合应用服务,涉及遥感与GIS、导航以及其他技术的融合,可以直接渗透到社会可持续发展、国民经济建设、国防及国家安全、政府决策与管理、社会公众服务的各个领域。根据卫星产业协会(SIA)统计,2011年卫星产业收入达到1773亿美元(其中卫星应用产业收入1606亿美元),占整个航天产业的61%。2006—2011年,卫星产业的复合增长率达到9%。其中,卫星应用产业收入持续增长,从2006年到2010年,其在卫星产业所占份额已从86%增长至91%,复合增长率12%。遥感卫星发射费用与效益比例维持在1:4以上,由于主要面向政府和企业用户,其价值还体现在难以估量的社会效益或间接效益上。2010年,遥感数据市场已超过10亿美元,遥感应用产业获得的政府投资达到了59亿美元。欧洲、美国等发达国家和地区通过遥感星座、全球地面站网、大型跨国商业公司等方式抢占国际市场,国外企业通过标准和品牌结合运作模式占据主要数据服务市场。预计未来10年内,将发射251颗对地观测卫星,并产生216亿美元的卫星制造收入,与过去10年的对地观测卫星制造收入相比增加27%。而全球数据销售收入将以12%的年均复合增长率(CAGR)逐年上升;到2020年,全球数据销售收入将接近40亿美元,数据增值服务市场将近百亿美元。二、遥感卫星系统截至2012年5月,全球在轨遥感卫星256颗,其中民用(气象、海洋、陆地及科学和技术实验卫星)146颗,占57%;商用30颗,占12%;军用80颗,占31%。美国遥感卫星空间分辨率高达0.41m以上,法国达到0.5m。美国、中国、德国、印度、欧洲航天局等成为民用和商用卫星大国,在轨民用卫星数量分别为27颗、13颗、10颗、9颗、7颗。国外主要商用卫星情况见表1。1.型的全球接收站网全球具有一定规模的遥感卫星地面站约有25个,比较典型的全球接收站网有欧洲航天局的ESA、美国航空航天局(NASA)的近地网、DigitalGlobe公司的地面接收站网(见图2)、SPOT全球接收站等。2.主要定标场类型目前规模较大、应用效果较好的人工建设定标场主要有:美国新墨西哥州白沙定标场,主要用于辐射定标;法国马塞LaCrau定标场,主要用于辐射定标;美国Stennis空间中心定标场,主要用于MTF/PSF测试、分辨率测试和几何检校;法国Faugac-Mauzac氙气灯人工冲激靶标定标场,主要用于MTF/PSF测试;澳大利亚Hobart几何检校场,主要用于几何定位与畸变检校。图3为美国定标与检验场分布图。3.基础遥感数据存储与管理美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的国家环境卫星、数据与信息服务局(NESDIS)拥有3个国家数据中心和7个世界数据中心的大约1300个数据库,包含2400多种环境数据。美国NASA的地球观测系统数据和信息系统(EOSDIS)存储与管理全部地球观测系统(EOS)卫星数据,包含15年综合性全球数据。法国SPOT数据由SPOT公司传递到法国空间研究中心(CNES)作为国家的基础遥感数据存档,再由CNES传递到SPOTImage公司分发。澳大利亚陆地卫星观测系统由两个接收站和一个处理中心(Canberra)组成,数据中心位于首都堪培拉。4.正产品正射校正目前对于标准影像产品国际上分级还未统一。光学产品包括辐射校正产品、几何校正产品、精校正产品(含精校正、正射校正、真正射);SAR产品包括斜距产品、多视地距产品、几何校正产品、精校正产品(含精校正、正射校正、真正射)等;增值产品服务包括图像融合、拼接镶嵌、图像分类、三维可视化等。DigitalGlobe、GeoEye和SPOTImage公司通过各类代理占据主要数据市场。GeoEye和DigitalGlobe公司销售额占世界份额的30%~40%。法国形成了较为完善的产业链,SPOT数据在北美、亚洲、非洲等都有较大的销售收入,欧洲以外的收入占其总收入的60%以上。欧洲咨询公司在2011年10月发布最新版《卫星对地观测,到2020年的市场预测》,预测在充满挑战的经济环境下,卫星遥感产业仍将保持继续增长。5.国外遥感遥感技术的应用在公益组织方面,美国地质调查局(USGS)的主要业务之一是遥感空间信息产品的处理与共享、分发。NASA建立了EOSDIS,先进的网络设施具有数据回放、产品分发和存档的能力,已经为国际上成千上万个科学家以及其他用户分发相关数据。NOAA的NESDIS管理NOAA国家数据中心并提供地球系统监测等数据和信息服务。在商业组织方面,GeoEye和DigitalGlobe是两家在美国获得批准运营高分辨率遥感卫星的公司(2012年两公司合并)。法国SPOTImage公司大力发展为用户加工处理后的“增值产品”,以及归档的、可多次销售的现成品。意大利COSMO-SkyMed星座由政府和私营部门共同投资的意大利对地观测公司e-GEOS公司运营,是一个服务于民间、公共机构、军事和商业的对地观测系统,其数据已销售到多个国家。在商业处理软件方面,ENVI和ERDAS两大国际知名遥感影像数据处理软件占世界遥感图像处理软件销售总额的50%。由法国地球信息(infoterra)公司的像素工厂(PixelFactory)为新一代海量影像自动处理系统,具备处理多种海量遥感数据的能力,可提供多种可靠、高精度的制图产品。德国DefiniensImaging公司的eCognition可智能化影像分析软件,支持多源影像数据,采用面向对象分类方法,快速完成信息产品生产。此外还有Modtran、PCI、ERMapper、ArcGIS等软件。6.农村遥感应用成为社会趋势,其他领域和国家重要的领域在欧美发达国家,卫星遥感应用技术的发展一直处于领先地位,业务化应用日趋成熟,国际化应用监测已成为当今热点,遥感卫星已经广泛应用于气象、农业、灾害监测、国土、环境保护、林业、海洋、测绘等多个方面。国土资源方面,美国在80年代完成了全球性农业和资源的空间遥感调查计划(AGRISTARS),从1977年开始,美国用立法形式正式确立了每5年进行一次土壤、水分及相关环境资源的自然资源调查(NRI)的国家资源清查制度,在2000年后改为每年清查,2001年正式发布了年度清查报告。气象方面,欧洲气象卫星应用组织以Metop-1/2/3航天器为基础。美国则于2011年发射军民共用的极轨运行环境系统先期计划(NPP)卫星,由雷声公司研制的通用地面系统(CGS)也进入运行状态。CGS地面系统将服务于美国新一代气象卫星系统,包括民用的联合极轨卫星系统(JPSS)和军用的国防气象卫星系统(DWSS)。农业方面,遥感技术已经应用到作物面积监测、长势监测、估产、灾害监测、农业环境监测与评价、土壤资源监测、精准农业、渔业等各个农业领域,成为农业高新技术新的增长点。美国农业部(USDA)、NASA等部门连续合作开展了“面积农作物估产实验(LACIE)计划、农业和资源的空间遥感调查计划(AgRISTARS)、全球农业监测计划(GLAM)等一系列农业遥感应用计划,建立了农情遥感监测系统并不断发展完善。减灾方面,美国、法国、日本等国在使用遥感技术进行灾害监测评估系统建设上起步较早,发展也较为成熟。国际上3个影响较大的灾害应急管理系统包括美国的EMS系统、欧洲尤里卡计划(EUREKA)的MEMbrain系统与日本的DRS系统。主要是基于3S技术,实现多源数据的处理和综合应用。环保方面,主要应用于大气环境、海洋环境和陆地环境三大方面。包括水质的叶绿素含量、泥沙含量、水温、水色;大气气温、湿度、CO、CO2、O3、CH4等主要污染物的浓度;固体废弃物的堆放量和分布以及其影响范围等。林业方面,越来越广泛地应用于森林资源调查与监测、荒漠化沙化土地监测、湿地资源监测、森林防火监测等林业建设中的各个领域。美国已参与全球环境变化监测和森林保健(FHM)监测领域,利用航天遥感技术建立大范围的森林生态图(ECOMAP)和森林健康指数图。海洋方面,遥感技术日臻完善,广泛应用到海洋学研究的各个方面(如海面风、浪、流、热结构和锋面、涡旋、内波等中尺度现象、冰盖及生物量的研究等),形成了卫星(或遥感)海洋学新学科。代表性的海洋环境监测系统为全球海洋观测系统GOOS(GlobalOceanObservingSystem)。GOOS是联合国教科文组织政府间海洋学委员会迄今发起的全球性最大、综合性最强的海洋观测系统。测绘方面,加拿大利用卫星遥感数据修测1:20万地形数据库;法国、意大利利用卫星遥感数据绘制非洲及东南亚地区大面积1:5万地形图;美国USGS负责实施的1:10万至1:50万全美数字地质图编制项目,其信息来源主要是遥感图像,并更新了有关的GIS系统。卫星遥感应用代表产品有数字地球、智能交通等。数字地球提供了一个可以在不同分辨率水平上对地球进行三维浏览的用户界面,同时,它也是一个快速增长的网络地球空间信息体,并具备集成和显示多源信息的机制。智能交通系统的前身是智能车辆道路系统。智能交通系统是在较完善的基础设施(包括道路、港口、机场和通信)之上将先进的信息技术、通信技术、控制技术、传感器、计算机技术和系统综合技术有效地集成,并应用于地面运输系统,从而建立起大范围内发挥作用的,实时、准确、高效的运输系统。卫星遥感结合卫星导航定位(GPS)、地理信息系统(GIS)等已经广泛应用于国民经济各个方面,形成了包括定位服务、导航服务、三维视景等各方面的应用,并形成了各类终端。三、国外遥感卫星行业的发展趋势国外遥感卫星产业发展趋势具有以下几个特点:(1)政府作为卫星数据产品的监管方与用户表现在产业化路线明晰,同时应用仍然以政府为主,离不开政府主导。服务模式分为三类,见表2。模式一:政府拥有并运营遥感卫星系统,委托商业渠道销售卫星遥感数据产品,政府充当拥有者、监管者和用户三重角色。模式二:政府与商业部门共同分担卫星研制与发射费用。例如卫星商业化运营,商业化销售卫星遥感数据产品,政府充当监管者、赞助方和用户三重角色。模式三:卫星与数据产品完全采取商业化运营模式,政府充当监管方和用户的角色。法国SPOT系列卫星是法国国防部投资研建的对地观测卫星,委托法国SPOTImage公司销售卫星影像,SPOTImage公司与EADSAstrium公司合并后,其后续SPOT-6、SPOT-7卫星由EADSAstrium公司自行出资研制。2010年美国国家地理空间情报局(NGA)与GeoEye和DigitalGlobe两家公司都签订了10年的合同,价值共计73亿美元,其中GeoEye公司合同38亿美元,包括28亿美元的卫星影像产品,其余10亿美元左右为卫星研发成本分担和增值产品处理。(2)光学卫星数据产业上游,例如美国DigitalGlobe和GeoEye,以及法国SPOTImage三大公司在2011年占据了遥感商业数据市场的65%;而高分辨率光学卫星数据占整个商业化数据销售额的81%,各公司同时也作为相应卫星地面设施供应商。产业中游,例如国外软件产品以品牌和标准产品占领市场,主要品牌软件产品有:PixelFcatory、ERDAS、PCI、ENVI、eCognition、GoogleEarth、ERMapper、ArcGIS等。ENVI和ERDAS两大国际知名遥感影像数据处理软件占世界遥感图像处理软件销售总额的50%。产业下游由政府扶持、产业兼并加速。(3)建设全球物流网络,推动全球数据资源共享表现在以下几个方面:卫星应用强调全球数据获取能力,因此各类组织和发达国家通过加强遥感基础设施的整合,建立全球数据获取能力,提出全球的空间信息基础设施和全球环境监测计划。更加强调网络建设,地面站一站多星、加强全球地面接收网络建设,各大公司形成一套可全球数据获取和定标服务网络。面向需求强调持续稳定的服务能力,后续规划明确,TM遥感器,SPOT、QuickBird等卫星形成持续稳定服务。(4)产品专业模块国外卫星产业发展趋向实现了以企业为依托,以高校、科研院所为支撑双赢的产学研模式。诸如ERDAS、PCI、ENVI、PolSARPro、eCognition等产品专业模块属于算法提出者并由其开发,不担心处理精度;算法和软件产品由公司维护,不担心稳定性。利益分成模式和对高校等的优惠策略形成了持续的技术支撑来源(中国众多高校采用ENVI二次开发接口)。四、本文对中国遥感行业发展的澄清(1)全球服务能力如果套用国外运营模式,我国目前属于模式一,即政府拥有并运营遥感卫星系统,委托商业渠道销售卫星遥感数据产品,政府充当拥有者、监管者和用户三重角色。但是,在我国陆地资源卫星、气象卫星、海洋卫星、遥感系列等卫星资源初具规模,数据质量不断提升情况下,还是缺乏大型企业以商业模式销售卫星遥感数据产品,并提供服务。针对DigitalGlob