新一代体系效能型对地观测体系发展战略研究.docx

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1、一、前言建设现代化经济体系，形成新发展格局，推进国家治理体系和治理能力现代化，对我国对地观测体系提出了新的更高要求。对地观测体系作为航天强国的核心建设内容、国家战略科技力量的重要构成，需要科学规划顶层设计，提高体系综合应用效能,从而融入国家发展大局、支撑重大战略实施、赋能各类传统业务。对地观测(遥感卫星)系统是空间基础设施的重要组成部分，作为国家信息基础设施在空间的延伸，在显著提高自主对地观测信息获取能力，有力掌控信息资源主导权，及时把握全球经济、资源、环境、社会发展态势等方面具有重要作用。例如，对地观测系统是辅助解决全球气候变化、粮食安全、资源能源安全、环境保护、大气污染防治、防灾减灾等重大

2、经济社会问题的必要手段，同时能够驱动产业升级换代，催生新兴产业集群。当前，国际卫星遥感发展进入了精致为用能力的新阶段，新型探测手段不断涌现，人工智能(AI)大数据、云计算等前沿技术与遥感技术深度融合，“软件+服务正在颠覆传统应用模式，引领卫星遥感体系全面革新。在学术研究层面，完成了对地观测系统发展趋势、遥感技术和产业发展回顾、新型卫星遥感系统发展路径、遥感卫星地面站与地面系统建设方向等内容探讨。也要注意到，我国未来对地观测系统体系化研究有待开展，统筹空间系统、地面系统、应用系统以及未来产业发展的战略研判有所缺乏。针对于此，本文开展对地观测卫星系统的国际发展态势及我国发展现状梳理，研判体系建设需

3、求与面临挑战，提出体系总体发展思路、重点建设任务，以期为未来我国对地观测体系高质量发展提供基础参考。二、对地观测卫星系统国际发展态势与我国发展现状（一）国际发展态势1.体系化部署对地观测系统以提升效能发达国家高度重视空间系统的顶层设计，保持空间对地观测系统规模与能力的快速发展。美国计划发展WOHdVieW1.egiOn星座（由6颗卫星构成）并与在轨服役的WoHdVieW-3卫星组成观测体系，旨在发挥包括多星组网、多轨道配合、高重访、高定位精度等在内的整体效能。美国的行星公司、黑天全球公司等新兴企业，持续部署光学、合成孔径雷达（SAR）、视频等小卫星星座，成为美国对地观测能力体系的有效补充，不断

4、增强体系的弹性、应用范围与效能，在全球变化、资源利用等方面体现出价值。2 .对地观测体系发展注重“精致为用有效载荷技术的不断发展，推动了遥感数据向高空间分辨率、高光谱分辨率、精细化精准化观测发展。例如，从可见光、红外到激光、微波，数据精度越来越高，空间分辨率、光谱分辨率、时间分辨率不断提升；辨识能力显著增强,直接带动了遥感应用越来越“精致，相应广度和深度不断延伸。在应用中衍生出的新需求和精致化应用，又转变为驱动地观测技术持续创新的主导力量。未来遥感应用将更多地面向定量化、高精度应用场景，面向产业深层次需求，也将促进空间信息产业链的不断完善与纵深发展。3 .遥感应用向“云+端智能服务转变以“哨兵

5、计划（由欧洲航天局主导）天地一体、云端一体、全球公共服务为代表的信息化服务模式极大促进了应用发展。美国、欧洲积极开展AI、新型网络技术在空间设施的应用探索研究，如天地一体云操作系统、空间大数据、软件定义网络等为遥感应用生态注入了活力。未来遥感应用将以数据共享平台为核心,以网络安全技术为保障，便于用户迅速获取数据，通过加载应用软件来动态定义所需的服务等级。云+端是打破信息烟囱壁垒的可行手段，显著提升信息获取、处理、传输、分发效率，将是未来空间综合信息智能服务的基础。（二）我国发展现状从1966年开始研制第一颗陆地遥感卫星开始，到高分辨率对地观测系统（简称“高分专项）、国家民用空间基础设施规划的实

6、施，我国对地观测发展可划分为4个阶段。1.单星试验应用阶段（19662005年）随着1970年4月24日东方红一号卫星的升空，我国成为世界上第五个能够自主发射卫星的国家；但受限于技术、经济等条件，在此阶段卫星研制周期长，“十年一星是常态。1999年资源一号卫星发射后获得了大量的观测数据，却面临着没人用、不会用、不好用的尴尬局面；为此在谋划“资源一号02星立项时，相关管理机构提出没人用、没有效益的遥感卫星不建议立项。与此同时，国内陆地卫星用户年需耗费上亿美元经费采购国外的卫星数据。2.单星天地一体化业务服务阶段（20052010年）随着遥感卫星应用的深入,各行业提出了发展本行业部门应用卫星的迫切

7、需求。各部门都意图建立类似于气象、海洋系列的地面应用系统，导致我国对地观测卫星系统出现烟囱林立的重复建设局面。这一阶段的主要特征是单颗卫星工程采取6大系统“纵向论证立项的模式：主用户参与论证和研制全过程，承担应用关键技术攻关研发，参与卫星发射后在轨测试相关工作；地面系统、应用系统建设另行立项办理。这一模式初步解决了卫星研制与地面、应用脱节，陆地遥感卫星标准数据源统筹接收处理与分发等问题，但也导致在轨卫星任务规划、卫星数据调度权分散，整体效率和效益相对不高。3.多星天地一体化业务服务阶段（20102020年）“高分专项标志着我国遥感行业进入第三阶段。特别是在2015年，为了消除科技与产业之间的鸿

8、沟，专项数据应用总体在形成空间信息产业链方面采取切实举措，研究形成了包括数据源系统、地面系统建设及运行、应用系统、软环境系统、“高分专项数据应用总体部署在内的五位一体总体布局；研究形成了应用推广“十要素理论架构总体方案，涵盖国家治理、地方发展、国际合作、技术体系、产业体系、政策措施、标准规范、共享平台、产业联盟、众创空间。在政策、标准、平台层面积极开展论证和实施工作，如高分辨率对地观测系统重大专项数据应用推广指导意见高分辨率对地观测系统重大专项卫星遥感数据管理暂行办法高分数据应用产品分级标准（简称7级产品标准）等103项标准，据此推进遥感应用快速走向产品化、工程化；创建“高分应用综合信息服务共

9、享平台，发布系列中国高分卫星应用国家报告；为履行航天大国责任，提高国家形象力、贡献力、话语权，发布了中国首个国际数据政策，创建了中国国家航天局高分卫星16m数据共享服务平台（CNSA-GEO平台）,获得国际遥感界的积极使用和评价。高分专项通过布局遥感化、产品化、标准化、工程化、业务化、产业化、生态化、国际化，明确了由科技到产业的发展路径，基本实现由星多用少（倒三角形）向打开应用局面、扩大应用规模（“正三角形）的创新跨越。4.有待开展的体系效能型发展阶段国家民用空间基础设施中长期发展规划（20152025年）的发布实施，极大增强了遥感行业发展的信心和动力。率先将高分专项卫星后续业务星立项实施,有

10、效缓解了行业牵头主用户、其他主用户的主体业务对数据源长期、连续、稳定运行的迫切需求;后续，卫星数据源将极大丰富，新型载荷谱系将不断拓展，卫星技术水平及数据产出将持续提升。未来新一代体系效能型对地观测系统的发展，旨在适应遥感系统供给侧结构性改革的需要，着眼产业链全局并聚焦以下5个方面：天基遥感骨干网体系布局、数传测控工具网天地高效匹配、数据应用产业化国际化、全产业链自主可控、应用基础库及软件工程化定型。以质量、覆盖、时效、产业等体系效能提升为核心目标，积极采用大数据、Al等新一代信息技术，构建满足日常、应急两类需求的体系效能型对地观测新体系，同步强化软环境系统建设。通过持续努力，从传统的“遥感卫

11、星工程转型升级为遥感卫星应用工程，加速推进从现阶段的“形成空间信息产业链到2035年的“建强空间信息产业链，力求新增产业价值、壮大产业规模。三、我国体系效能型对地观测体系建设需求与面临挑战（一）需求分析1 .着眼全球环境变化，提升话语权和贡献力气候变化、重大灾害、生态环境、碳排放、冰川融化、水资源短缺等全球性问题，事关人类可持续发展。面对激烈的国际竞争与博弈，我国需要采取有力的科技手段，为粮食安全、能源安全等提供保障，尽可能准确及时地获取全球农业产量与分布、能源储备与运输等关键信息。一带一路、人类命运共同体等重大倡议，是我国积极承担大国责任的体现；国家利益向全球延伸，亟需全面、系统、精细地获取

12、地球系统信息并据此深化认知。对地观测可在地球系统科学，粮食、能源、冰川、水等资源的全球监测方面发挥关键作用，支持应对碳达峰、碳中和，全球气候变化，重大灾害，生态环境保护与治理等重大挑战。在这些方面应当严谨科学地发出中国声音、提出中国方案、贡献中国力量。2 .支撑国家治理体系和治理能力现代化在高分专项的支持下，对地观测在国家部委、省级政府层面基本实现了工程化、业务化应用，为各级政府部门的政务信息化建设提供了有力支持。后续，对地观测需紧密结合资源资产产权制度改革、要素市场化配置等国家重大政策，各部委“三定方案规定的主要职责，各省份重大需求及基础特色，更好与相关主体业务加强融合并深化应用，对自然资源

13、、农业、水资源、电力、能源等经济命脉要素实施精准监测并提供及时保障。例如，对地观测将是助力长江经济带建设等重大区域战略，海洋、交通等强国战略实施的核心数据来源与关键技术手段；黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要更是要求运用物联网、卫星遥感、无人机等技术手段，强化对水文、气象、地灾、雨情、凌情、旱情等状况的动态监测和科学分析，建设“智慧黄河3 .服务三次产业高质量发展在转入高质量发展阶段的时代背景下，我国的三次产业都面临提质、增效、升级的迫切需求。第一产业肩负粮食安全、乡村振兴等重要任务，对地观测可为现代农业、新农村建设等提供有力支撑，对农业信贷、期货、保险、普惠金融等提供技术与情报支持。第二产

14、业肩负信息化和工业化融合等重要任务，对地观测具有良好的产业链延伸性，可对高端装备制造业产生良好的促进、牵引作用。第三产业肩负推进产业数字化、数字产业化（尤其是数据增值服务）等重要任务，对地观测作为新型大数据、新型信息服务的源头，可助力诸多业务在信息化、智能化、精细化处置与管理方面的能力提升。4 .引领技术进步，占据创新制高点针对全球治理、国家治理、数字经济、产业发展等需求，遥感系统仍面临卫星探测精度、数据反演精度、数据一致性等技术挑战，在定量化、地面真值、监测精度、共性产品研发、工程化/产品化定型等方面存在短板。为此需加强遥感卫星应用工程颠覆性技术创新，如遥、通、导融合，多源、多尺度遥感数据融

15、合处理等；发展全球、全天候、全天时、全谱段的感知与信息探测处理服务，形成实时化、集成化、智能化，天地资源功能、控制、数据协同共享的对地观测系统;构建兼具高空间分辨率、高光谱分辨率、高时间分辨率的空间信息探测能力，形成多源空间信息在同一时空基准框架下的整合能力；提取地球空间、自然界、人类社会的各类要素信息，搭建全息虚拟地球平台，实现地球环境的数字挛生、全球变化虚拟实验场，为各类应用提供全域无缝覆盖、全维均衡服务的信息保障。（二）面临挑战1 .对地观测系统体系化设计薄弱目前我国的遥感卫星型号多样，缺少落实体系化设计、以应用为驱动的国家工程总体；卫星布局不够合理，既有重复又有空白，如光学遥感卫星较多

16、在上午10:30过境，SAR卫星主要在早晚6:30过境，对特定区域的重访时间间隔分布不平衡；数据型谱不够完善，数据质量参差不齐。这些薄弱环节制约了对地观测系统应用效能的充分发挥，不能全面满足日常应用与应急需求。2 .管理政策滞后，解放数据源力度不够在我国，对地观测领域的主要矛盾已转变为各类用户日益增长的旺盛需求与数据应用服务之间的不平衡、不充分，需求和供给、公平与效率的矛盾突出。遥感数据的生产、分配、流通、消费等诸多环节不畅，数据共享政策滞后或执行不到位；尚未解放数据源以提供充分的公共服务，数据获取渠道不畅、目标数据获取难仍是制约产业化发展的政策瓶颈；数据挖潜不够与数据资源浪费严重现象并存，重要应用成果不足，管理问题大于技术问题。此外，陆地卫星数据“国库与商业界限不清，公益服务质量效率