國外遙感衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈分析

國外遙感衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈分析

一、業(yè)下游遙感應(yīng)用產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀遙感衛(wèi)星和應(yīng)用產(chǎn)業(yè)是中國“十二五”戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)之一，具有很長的產(chǎn)業(yè)鏈。如圖1所示，產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)分為產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)、工業(yè)中游和下游產(chǎn)業(yè)。產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),包括帶動地面接收系統(tǒng)、地面檢校系統(tǒng)、地面數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲與管理、數(shù)據(jù)處理與分發(fā)等技術(shù)的發(fā)展。產(chǎn)業(yè)中游主要涉及增值數(shù)據(jù)產(chǎn)品加工、信息產(chǎn)品生產(chǎn)。主要帶動規(guī)模化數(shù)據(jù)加工生產(chǎn)、信息產(chǎn)品生產(chǎn)方面的軟件、工具、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)發(fā)展。產(chǎn)業(yè)下游是指綜合應(yīng)用服務(wù),涉及遙感與GIS、導(dǎo)航以及其他技術(shù)的融合,可以直接滲透到社會可持續(xù)發(fā)展、國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國防及國家安全、政府決策與管理、社會公眾服務(wù)的各個領(lǐng)域。根據(jù)衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)協(xié)會(SIA)統(tǒng)計(jì),2011年衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)收入達(dá)到1773億美元(其中衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)收入1606億美元),占整個航天產(chǎn)業(yè)的61%。2006—2011年,衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)的復(fù)合增長率達(dá)到9%。其中,衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)收入持續(xù)增長,從2006年到2010年,其在衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)所占份額已從86%增長至91%,復(fù)合增長率12%。遙感衛(wèi)星發(fā)射費(fèi)用與效益比例維持在1:4以上,由于主要面向政府和企業(yè)用戶,其價(jià)值還體現(xiàn)在難以估量的社會效益或間接效益上。2010年,遙感數(shù)據(jù)市場已超過10億美元,遙感應(yīng)用產(chǎn)業(yè)獲得的政府投資達(dá)到了59億美元。歐洲、美國等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)通過遙感星座、全球地面站網(wǎng)、大型跨國商業(yè)公司等方式搶占國際市場,國外企業(yè)通過標(biāo)準(zhǔn)和品牌結(jié)合運(yùn)作模式占據(jù)主要數(shù)據(jù)服務(wù)市場。預(yù)計(jì)未來10年內(nèi),將發(fā)射251顆對地觀測衛(wèi)星,并產(chǎn)生216億美元的衛(wèi)星制造收入,與過去10年的對地觀測衛(wèi)星制造收入相比增加27%。而全球數(shù)據(jù)銷售收入將以12%的年均復(fù)合增長率(CAGR)逐年上升;到2020年,全球數(shù)據(jù)銷售收入將接近40億美元,數(shù)據(jù)增值服務(wù)市場將近百億美元。二、遙感衛(wèi)星系統(tǒng)截至2012年5月,全球在軌遙感衛(wèi)星256顆,其中民用(氣象、海洋、陸地及科學(xué)和技術(shù)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星)146顆,占57%;商用30顆,占12%;軍用80顆,占31%。美國遙感衛(wèi)星空間分辨率高達(dá)0.41m以上,法國達(dá)到0.5m。美國、中國、德國、印度、歐洲航天局等成為民用和商用衛(wèi)星大國,在軌民用衛(wèi)星數(shù)量分別為27顆、13顆、10顆、9顆、7顆。國外主要商用衛(wèi)星情況見表1。1.型的全球接收站網(wǎng)全球具有一定規(guī)模的遙感衛(wèi)星地面站約有25個,比較典型的全球接收站網(wǎng)有歐洲航天局的ESA、美國航空航天局(NASA)的近地網(wǎng)、DigitalGlobe公司的地面接收站網(wǎng)(見圖2)、SPOT全球接收站等。2.主要定標(biāo)場類型目前規(guī)模較大、應(yīng)用效果較好的人工建設(shè)定標(biāo)場主要有:美國新墨西哥州白沙定標(biāo)場,主要用于輻射定標(biāo);法國馬塞LaCrau定標(biāo)場,主要用于輻射定標(biāo);美國Stennis空間中心定標(biāo)場,主要用于MTF/PSF測試、分辨率測試和幾何檢校;法國Faugac-Mauzac氙氣燈人工沖激靶標(biāo)定標(biāo)場,主要用于MTF/PSF測試;澳大利亞Hobart幾何檢校場,主要用于幾何定位與畸變檢校。圖3為美國定標(biāo)與檢驗(yàn)場分布圖。3.基礎(chǔ)遙感數(shù)據(jù)存儲與管理美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)的國家環(huán)境衛(wèi)星、數(shù)據(jù)與信息服務(wù)局(NESDIS)擁有3個國家數(shù)據(jù)中心和7個世界數(shù)據(jù)中心的大約1300個數(shù)據(jù)庫,包含2400多種環(huán)境數(shù)據(jù)。美國NASA的地球觀測系統(tǒng)數(shù)據(jù)和信息系統(tǒng)(EOSDIS)存儲與管理全部地球觀測系統(tǒng)(EOS)衛(wèi)星數(shù)據(jù),包含15年綜合性全球數(shù)據(jù)。法國SPOT數(shù)據(jù)由SPOT公司傳遞到法國空間研究中心(CNES)作為國家的基礎(chǔ)遙感數(shù)據(jù)存檔,再由CNES傳遞到SPOTImage公司分發(fā)。澳大利亞陸地衛(wèi)星觀測系統(tǒng)由兩個接收站和一個處理中心(Canberra)組成,數(shù)據(jù)中心位于首都堪培拉。4.正產(chǎn)品正射校正目前對于標(biāo)準(zhǔn)影像產(chǎn)品國際上分級還未統(tǒng)一。光學(xué)產(chǎn)品包括輻射校正產(chǎn)品、幾何校正產(chǎn)品、精校正產(chǎn)品(含精校正、正射校正、真正射);SAR產(chǎn)品包括斜距產(chǎn)品、多視地距產(chǎn)品、幾何校正產(chǎn)品、精校正產(chǎn)品(含精校正、正射校正、真正射)等;增值產(chǎn)品服務(wù)包括圖像融合、拼接鑲嵌、圖像分類、三維可視化等。DigitalGlobe、GeoEye和SPOTImage公司通過各類代理占據(jù)主要數(shù)據(jù)市場。GeoEye和DigitalGlobe公司銷售額占世界份額的30%~40%。法國形成了較為完善的產(chǎn)業(yè)鏈,SPOT數(shù)據(jù)在北美、亞洲、非洲等都有較大的銷售收入,歐洲以外的收入占其總收入的60%以上。歐洲咨詢公司在2011年10月發(fā)布最新版《衛(wèi)星對地觀測,到2020年的市場預(yù)測》,預(yù)測在充滿挑戰(zhàn)的經(jīng)濟(jì)環(huán)境下,衛(wèi)星遙感產(chǎn)業(yè)仍將保持繼續(xù)增長。5.國外遙感遙感技術(shù)的應(yīng)用在公益組織方面,美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)的主要業(yè)務(wù)之一是遙感空間信息產(chǎn)品的處理與共享、分發(fā)。NASA建立了EOSDIS,先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施具有數(shù)據(jù)回放、產(chǎn)品分發(fā)和存檔的能力,已經(jīng)為國際上成千上萬個科學(xué)家以及其他用戶分發(fā)相關(guān)數(shù)據(jù)。NOAA的NESDIS管理NOAA國家數(shù)據(jù)中心并提供地球系統(tǒng)監(jiān)測等數(shù)據(jù)和信息服務(wù)。在商業(yè)組織方面,GeoEye和DigitalGlobe是兩家在美國獲得批準(zhǔn)運(yùn)營高分辨率遙感衛(wèi)星的公司(2012年兩公司合并)。法國SPOTImage公司大力發(fā)展為用戶加工處理后的“增值產(chǎn)品”,以及歸檔的、可多次銷售的現(xiàn)成品。意大利COSMO-SkyMed星座由政府和私營部門共同投資的意大利對地觀測公司e-GEOS公司運(yùn)營,是一個服務(wù)于民間、公共機(jī)構(gòu)、軍事和商業(yè)的對地觀測系統(tǒng),其數(shù)據(jù)已銷售到多個國家。在商業(yè)處理軟件方面,ENVI和ERDAS兩大國際知名遙感影像數(shù)據(jù)處理軟件占世界遙感圖像處理軟件銷售總額的50%。由法國地球信息(infoterra)公司的像素工廠(PixelFactory)為新一代海量影像自動處理系統(tǒng),具備處理多種海量遙感數(shù)據(jù)的能力,可提供多種可靠、高精度的制圖產(chǎn)品。德國DefiniensImaging公司的eCognition可智能化影像分析軟件,支持多源影像數(shù)據(jù),采用面向?qū)ο蠓诸惙椒?快速完成信息產(chǎn)品生產(chǎn)。此外還有Modtran、PCI、ERMapper、ArcGIS等軟件。6.農(nóng)村遙感應(yīng)用成為社會趨勢,其他領(lǐng)域和國家重要的領(lǐng)域在歐美發(fā)達(dá)國家,衛(wèi)星遙感應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展一直處于領(lǐng)先地位,業(yè)務(wù)化應(yīng)用日趨成熟,國際化應(yīng)用監(jiān)測已成為當(dāng)今熱點(diǎn),遙感衛(wèi)星已經(jīng)廣泛應(yīng)用于氣象、農(nóng)業(yè)、災(zāi)害監(jiān)測、國土、環(huán)境保護(hù)、林業(yè)、海洋、測繪等多個方面。國土資源方面,美國在80年代完成了全球性農(nóng)業(yè)和資源的空間遙感調(diào)查計(jì)劃(AGRISTARS),從1977年開始,美國用立法形式正式確立了每5年進(jìn)行一次土壤、水分及相關(guān)環(huán)境資源的自然資源調(diào)查(NRI)的國家資源清查制度,在2000年后改為每年清查,2001年正式發(fā)布了年度清查報(bào)告。氣象方面,歐洲氣象衛(wèi)星應(yīng)用組織以Metop-1/2/3航天器為基礎(chǔ)。美國則于2011年發(fā)射軍民共用的極軌運(yùn)行環(huán)境系統(tǒng)先期計(jì)劃(NPP)衛(wèi)星,由雷聲公司研制的通用地面系統(tǒng)(CGS)也進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。CGS地面系統(tǒng)將服務(wù)于美國新一代氣象衛(wèi)星系統(tǒng),包括民用的聯(lián)合極軌衛(wèi)星系統(tǒng)(JPSS)和軍用的國防氣象衛(wèi)星系統(tǒng)(DWSS)。農(nóng)業(yè)方面,遙感技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到作物面積監(jiān)測、長勢監(jiān)測、估產(chǎn)、災(zāi)害監(jiān)測、農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測與評價(jià)、土壤資源監(jiān)測、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、漁業(yè)等各個農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,成為農(nóng)業(yè)高新技術(shù)新的增長點(diǎn)。美國農(nóng)業(yè)部(USDA)、NASA等部門連續(xù)合作開展了“面積農(nóng)作物估產(chǎn)實(shí)驗(yàn)(LACIE)計(jì)劃、農(nóng)業(yè)和資源的空間遙感調(diào)查計(jì)劃(AgRISTARS)、全球農(nóng)業(yè)監(jiān)測計(jì)劃(GLAM)等一系列農(nóng)業(yè)遙感應(yīng)用計(jì)劃,建立了農(nóng)情遙感監(jiān)測系統(tǒng)并不斷發(fā)展完善。減災(zāi)方面,美國、法國、日本等國在使用遙感技術(shù)進(jìn)行災(zāi)害監(jiān)測評估系統(tǒng)建設(shè)上起步較早,發(fā)展也較為成熟。國際上3個影響較大的災(zāi)害應(yīng)急管理系統(tǒng)包括美國的EMS系統(tǒng)、歐洲尤里卡計(jì)劃(EUREKA)的MEMbrain系統(tǒng)與日本的DRS系統(tǒng)。主要是基于3S技術(shù),實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的處理和綜合應(yīng)用。環(huán)保方面,主要應(yīng)用于大氣環(huán)境、海洋環(huán)境和陸地環(huán)境三大方面。包括水質(zhì)的葉綠素含量、泥沙含量、水溫、水色;大氣氣溫、濕度、CO、CO2、O3、CH4等主要污染物的濃度;固體廢棄物的堆放量和分布以及其影響范圍等。林業(yè)方面,越來越廣泛地應(yīng)用于森林資源調(diào)查與監(jiān)測、荒漠化沙化土地監(jiān)測、濕地資源監(jiān)測、森林防火監(jiān)測等林業(yè)建設(shè)中的各個領(lǐng)域。美國已參與全球環(huán)境變化監(jiān)測和森林保健(FHM)監(jiān)測領(lǐng)域,利用航天遙感技術(shù)建立大范圍的森林生態(tài)圖(ECOMAP)和森林健康指數(shù)圖。海洋方面,遙感技術(shù)日臻完善,廣泛應(yīng)用到海洋學(xué)研究的各個方面(如海面風(fēng)、浪、流、熱結(jié)構(gòu)和鋒面、渦旋、內(nèi)波等中尺度現(xiàn)象、冰蓋及生物量的研究等),形成了衛(wèi)星(或遙感)海洋學(xué)新學(xué)科。代表性的海洋環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)為全球海洋觀測系統(tǒng)GOOS(GlobalOceanObservingSystem)。GOOS是聯(lián)合國教科文組織政府間海洋學(xué)委員會迄今發(fā)起的全球性最大、綜合性最強(qiáng)的海洋觀測系統(tǒng)。測繪方面,加拿大利用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)修測1:20萬地形數(shù)據(jù)庫;法國、意大利利用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)繪制非洲及東南亞地區(qū)大面積1:5萬地形圖;美國USGS負(fù)責(zé)實(shí)施的1:10萬至1:50萬全美數(shù)字地質(zhì)圖編制項(xiàng)目,其信息來源主要是遙感圖像,并更新了有關(guān)的GIS系統(tǒng)。衛(wèi)星遙感應(yīng)用代表產(chǎn)品有數(shù)字地球、智能交通等。數(shù)字地球提供了一個可以在不同分辨率水平上對地球進(jìn)行三維瀏覽的用戶界面,同時(shí),它也是一個快速增長的網(wǎng)絡(luò)地球空間信息體,并具備集成和顯示多源信息的機(jī)制。智能交通系統(tǒng)的前身是智能車輛道路系統(tǒng)。智能交通系統(tǒng)是在較完善的基礎(chǔ)設(shè)施(包括道路、港口、機(jī)場和通信)之上將先進(jìn)的信息技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)、傳感器、計(jì)算機(jī)技術(shù)和系統(tǒng)綜合技術(shù)有效地集成,并應(yīng)用于地面運(yùn)輸系統(tǒng),從而建立起大范圍內(nèi)發(fā)揮作用的,實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的運(yùn)輸系統(tǒng)。衛(wèi)星遙感結(jié)合衛(wèi)星導(dǎo)航定位(GPS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)等已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)各個方面,形成了包括定位服務(wù)、導(dǎo)航服務(wù)、三維視景等各方面的應(yīng)用,并形成了各類終端。三、國外遙感衛(wèi)星行業(yè)的發(fā)展趨勢國外遙感衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢具有以下幾個特點(diǎn):(1)政府作為衛(wèi)星數(shù)據(jù)產(chǎn)品的監(jiān)管方與用戶表現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)化路線明晰,同時(shí)應(yīng)用仍然以政府為主,離不開政府主導(dǎo)。服務(wù)模式分為三類,見表2。模式一:政府擁有并運(yùn)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(chǎn)品,政府充當(dāng)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(dān)衛(wèi)星研制與發(fā)射費(fèi)用。例如衛(wèi)星商業(yè)化運(yùn)營,商業(yè)化銷售衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品,政府充當(dāng)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(chǎn)品完全采取商業(yè)化運(yùn)營模式,政府充當(dāng)監(jiān)管方和用戶的角色。法國SPOT系列衛(wèi)星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,SPOTImage公司與EADSAstrium公司合并后,其后續(xù)SPOT-6、SPOT-7衛(wèi)星由EADSAstrium公司自行出資研制。2010年美國國家地理空間情報(bào)局(NGA)與GeoEye和DigitalGlobe兩家公司都簽訂了10年的合同,價(jià)值共計(jì)73億美元,其中GeoEye公司合同38億美元,包括28億美元的衛(wèi)星影像產(chǎn)品,其余10億美元左右為衛(wèi)星研發(fā)成本分擔(dān)和增值產(chǎn)品處理。(2)光學(xué)衛(wèi)星數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)上游,例如美國DigitalGlobe和GeoEye,以及法國SPOTImage三大公司在2011年占據(jù)了遙感商業(yè)數(shù)據(jù)市場的65%;而高分辨率光學(xué)衛(wèi)星數(shù)據(jù)占整個商業(yè)化數(shù)據(jù)銷售額的81%,各公司同時(shí)也作為相應(yīng)衛(wèi)星地面設(shè)施供應(yīng)商。產(chǎn)業(yè)中游,例如國外軟件產(chǎn)品以品牌和標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品占領(lǐng)市場,主要品牌軟件產(chǎn)品有:PixelFcatory、ERDAS、PCI、ENVI、eCognition、GoogleEarth、ERMapper、ArcGIS等。ENVI和ERDAS兩大國際知名遙感影像數(shù)據(jù)處理軟件占世界遙感圖像處理軟件銷售總額的50%。產(chǎn)業(yè)下游由政府扶持、產(chǎn)業(yè)兼并加速。(3)建設(shè)全球物流網(wǎng)絡(luò),推動全球數(shù)據(jù)資源共享表現(xiàn)在以下幾個方面:衛(wèi)星應(yīng)用強(qiáng)調(diào)全球數(shù)據(jù)獲取能力,因此各類組織和發(fā)達(dá)國家通過加強(qiáng)遙感基礎(chǔ)設(shè)施的整合,建立全球數(shù)據(jù)獲取能力,提出全球的空間信息基礎(chǔ)設(shè)施和全球環(huán)境監(jiān)測計(jì)劃。更加強(qiáng)調(diào)網(wǎng)絡(luò)建設(shè),地面站一站多星、加強(qiáng)全球地面接收網(wǎng)絡(luò)建設(shè),各大公司形成一套可全球數(shù)據(jù)獲取和定標(biāo)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。面向需求強(qiáng)調(diào)持續(xù)穩(wěn)定的服務(wù)能力,后續(xù)規(guī)劃明確,TM遙感器,SPOT、QuickBird等衛(wèi)星形成持續(xù)穩(wěn)定服務(wù)。(4)產(chǎn)品專業(yè)模塊國外衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨向?qū)崿F(xiàn)了以企業(yè)為依托,以高校、科研院所為支撐雙贏的產(chǎn)學(xué)研模式。諸如ERDAS、PCI、ENVI、PolSARPro、eCognition等產(chǎn)品專業(yè)模塊屬于算法提出者并由其開發(fā),不擔(dān)心處理精度;算法和軟件產(chǎn)品由公司維護(hù),不擔(dān)心穩(wěn)定性。利益分成模式和對高校等的優(yōu)惠策略形成了持續(xù)的技術(shù)支撐來源(中國眾多高校采用ENVI二次開發(fā)接口)。四、本文對中國遙感行業(yè)發(fā)展的澄清(1)全球服務(wù)能力如果套用國外運(yùn)營模式,我國目前屬于模式一,即政府擁有并運(yùn)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(chǎn)品,政府充當(dāng)擁有者、監(jiān)管者和用戶三重角色。但是,在我國陸地資源衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星、海洋衛(wèi)星、遙感系列等衛(wèi)星資源初具規(guī)模,數(shù)據(jù)質(zhì)量不斷提升情況下,還是缺乏大型企業(yè)以商業(yè)模式銷售衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品,并提供服務(wù)。針對DigitalGlob