“中国高分”科技重大专项在对地观测发展历程中的阶段研究[PDF全文]
赵文波
摘要: 系统梳理1998年民用航天管理机构调整,特别是2005年天地一体化结构调整实施以及国家科技重大专项高分辨率对地观测系统(下称高分专项)从2007年开始论证到实施至今10余年发展历程,揭示行业发展基本规律,首次将中国民用遥感行业发展划分为4个阶段,阐述了每个阶段主要特征、面临的问题以及创新管理实践;首次将高分专项十年历程明确为一个发展阶段,提出本行业未来发展要在高分专项阶段成果基础上,推动遥感行业继“由试验应用型向业务服务型转变”成功后,向“体系效能型”转变,再次引领和推动中国对地观测新体系建设。
关键词: 航天管理     高分专项     单星试验应用     单星天地一体化业务服务     多星天地一体化业务服务     体系效能型     对地观测新体系    
DOI: 10.11834/jrs.20199162    
收稿日期: 2019-05-20
作者简介: 赵文波,1966年生,女,研究员,研究方向为民用航天发展规律、技术方向、工程管理、遥感卫星及其应用以及相关理论政策和天地一体化国家布局。E-mail:zhaowenbo0813@163.com
Phase research and practice of upgrading earth observation from test application to system effectiveness in China
ZHAO WenBo
2. China National Space Administration Earth Observation and Data Center, Beijing 100101, China
Abstract: This paper comprehensively and systematically reviews the course of the civil earth observation field (remote sensing industry) in China in the past 20 years, especially the 13-year implementation of the structure adjustment of Space-earth integration and the 10-year development course of the " Major Special Project of High Resolution Earth Observation System” from demonstration to implementation, reveals the basic law of the development of the industry, divides the development of the civil remote sensing industry into four stages for the first time, and divides it into four stages for the first time. This paper elaborates the main characteristics, problems and innovative management practices of each stage, defines for the first time the 10-year course of " Major Special Project of China High Resolution Earth Observation System(CHEOS)” as a development stage, and puts forward that the future development of this industry should be based on the achievements of CHEOS to promote the remote sensing industry to " System Effectiveness”. Following the success of the transformation from experimental application to business service, the new system of Earth Observation in China will be led and promoted again.
Key Words: space management    major special project of high resolution earth observation system    single satellite application    single satellite service    multi-satellite integrated service    system effectiveness    new earth observation system    
1、引 言

当前中国对地观测系统呈现出蓬勃发展的态势,得益于《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006年—2020年)》和16个科技重大专项的立项实施,得益于高分专项的引领和贡献,尤其是国防科工局国家航天局批准发布高分专项数据政策和相关标准的制定发布,中国遥感数据与应用能力大幅提升,数据应用的广度和深度已取得显著成效。

高分专项2010年国务院批准立项,在工程两总系统领导下,实施近10年,无论从历史维度还是空间维度,都不能仅被看作为一个执行周期10年的项目,而应是中国遥感数据和应用事业发展中具有里程碑意义的重要阶段,已将中国遥感事业带入了全国一盘棋、统筹协调、开放共享的新高度、新阶段,步入天地一体化“多星业务化服务”新时代,将一个专项做成了一个发展阶段,这是高分专项作为国家科技重大专项最成功的地方。

在高分专项基础上,面临数字经济时代的国家使命和责任,中国将构建怎样的对地观测新体系,是一个极其重要、必须深入研究的课题。

2、中国民用遥感行业发展历程及阶段划分

2019年航天创建63周年,但对民用遥感行业而言,真正进入发展快车道的历史元年是1998年国务院机构改革后,民用航天管理职能划转到原国防科工委(国家航天局)、现国家国防科工局(国家航天局)。在历届国防科工委、国防科工局、国家航天局领导有力领导下,中国民用航天特别是民用遥感行业得到快速发展。

回顾梳理中国遥感行业发展历程,按照遥感卫星工程研制发展规律,从“凯歌奏在应用上”、到以应用为出发点和落脚点的“天地一体化格局”调整部署,可以将遥感卫星系统的发展划分为4个阶段(图1):单星试验应用阶段(1966年—2005年)、单星天地一体化业务服务阶段(2005年—2010年)、多星天地一体化业务服务阶段(2010年至今)和体系效能型阶段(未来)。

图 1 中国民用遥感行业发展历程及阶段划分 Figure 1 Development course and stage division of civil remote sensing industry in China

前两个阶段划分的标志性事件是2005年“天地一体化”格局调整,卫星系统论证走向单颗卫星工程纵向6个系统立项模式;第2和第3阶段划分的标志性事件是2010年高分专项的立项,卫星系统论证走向“横向层面”多星与应用协同论证、同步立项部署的模式。未来在继承高分专项论证模式的基础上,将按“体系效能型”理念,以确立“遥感行业大总体+卫星数据源、地面、应用3个横向层面”体系效能最优的顶层部署为牵引、组织体系建设为保障的第4个发展阶段,推动中国遥感卫星及其应用,继由“试验应用型向业务服务型转变”之后,再次实施向“体系效能型”转变。

    (2.1) 单星试验应用阶段(1966年—2005年)

受限于技术、经济和社会发展阶段等限制,此阶段中国卫星研制的常态是“十年一星”。1966年,中国开始研制第一颗陆地遥感卫星,为胶片式返回卫星,该卫星于1975年发射并成功返回。1988年9月发射中国第一个传输式极轨遥感卫星—风云一号气象卫星;1997年发射中国第一个同步轨道遥感卫星—风云二号气象卫星。

         2.1.1. 面临的挑战

1998年以前,国务院“穿军装的国防科工委”(后为原总装备部、现军委装备发展部)负责所有卫星工程的论证和立项研制,国家航天局设在原航天工业总公司,当时卫星技术和应用技术都处于起步阶段。从卫星应用角度而言,该阶段面临的主要挑战是需求与有效载荷脱节、卫星与地面应用脱节,科研星与业务星脱节。

(1)需求与有效载荷脱节、卫星与地面应用脱节。1986年成立中国科学院中国遥感卫星地面站,主要是美国陆地卫星和法国SPOT卫星在国内的接收、处理和销售应用。

1999年资源一号发射,随着大量观测数据接收下传,却面临着没人用、不会用、不好用的尴尬局面。而国内陆地卫星用户年需上亿美元大量购买美法等国外卫星数据。在谋划资源一号02星立项时,财政部提出没人用、没有效益不可能立项。

(2)科研星与业务星脱节。风云气象卫星一号、二号卫星在轨运行后,风云三号在关键技术预研攻关,无后续业务星和新型科研星的规划计划;海洋卫星水色一号研制后,无后续其他卫星安排。

         2.1.2. 创新管理实践

1998年,民用航天管理职能划转到原国防科工委(国家航天局)、现国家国防科工局(国家航天局)后,采取了一系列积极的创新管理举措,主要包括以下3个方面:

(1)提出“将凯歌奏在应用上”。1999年,时任国家航天局局长栾恩杰院士提出“将凯歌奏在应用上”,发展民用航天要需求牵引、技术推动双轮驱动,必须“启动用户”。

针对脱节问题,对接国内遥感应用较多、基础较好的原国土资源部、测绘局等部门,对需求迫切的原民政部(减灾委)、环保部,明确为陆地卫星的主用户,建立主用户机制,用户是数据使用者不是所有者,优先保证数据使用,优先支持应用关键技术攻关研发,约定其责任义务是用好国产卫星数据,不再以购买国外卫片为主要数据来源。与财政部达成共识,首次在国家民用航天科研费中安排卫星应用专题产品的研制费用,解决会用、用好的问题,着力引导应用部门使用国产卫星数据,务实推进国产卫星应用的发展。代表政府编制应用卫星及卫星应用发展规划,明确投资导向,大力发展军民共用的卫星技术,更好行使民用航天管理职能,为国民经济和社会发展提供强大的科技支撑服务。

(2)发布航天白皮书,明确战略目标和路线图。2000年国务院新闻办发布《2000中国的航天》白皮书。提出包括“空间技术、空间应用、空间科学”的“大航天”内涵及远近期发展原则等,在白皮书中首次明确了遥感卫星由气象、海洋、陆地3个系列和一个环境卫星星座组成,未来建设统一的空间基础设施,构建天地一体化空间信息系统,对发展节奏进行循序渐进的安排。经过16年的发展,随着航天每5年专题规划的推进执行,各领域成果显著、亮点纷呈,2016年5月30日习近平总书记讲话提出“必须推动空间技术、空间应用、空间科学全面发展。”

(3)应用卫星由试验应用型向业务服务型转变。2003年原国防科工委(国家航天局)召开中国民用航天第一次工作会,提出应用卫星及卫星应用“由试验应用型向业务服务型转变”(Zhao,2003),着力解决服务型研发的模式问题。

2004年,提出“有效载荷工程化”概念,设立“有效载荷工程化”、“背景型号”研发专题和经费科目,解决需求与载荷研发脱节、预研与型号工程研制脱节的“两张皮”问题,加大研发投入力度,有效载荷种类、技术水平和研发能力有了大幅提升,突破了卫星型号工程立项前核心关键技术,极大降低卫星工程研制风险和周期,创立了科研管理新模式。

联合中国气象局完成中国气象业务卫星及地面应用系统10年发展规划,协助落实气象卫星专项资金渠道,解决了风云气象卫星系列发展和地面应用系统建设的稳定投入问题,气象卫星系列率先解决了科研星和业务星衔接问题。

    (2.2) 单星天地一体化业务服务阶段(2005年—2010年)

随着启动用户策略的实施,相关多行业已深刻认识到遥感卫星数据对履行政府职能、提高行政效率和质量的有效性、科学性、支撑性和革命性变化,纷纷提出发展本行业“部门应用卫星”的迫切需求,各部门都想建立类似于气象、海洋系列的地面应用系统,面临“烟囱林立”的重复建设局面。

         2.2.1. 面临的挑战

当时的主要问题是相关政府部门提出建立自己的数据应用系统与国家数据资源统筹建设的矛盾,主要表现为“天地脱节”,卫星研制完成即将发射,地面应用系统尚未立项,其核心是如何处理中国资源卫星应用中心与相关部门拟建立数据应用系统的关系问题。

         2.2.2. 创新管理实践

从问题入手,在技术上寻找突破口,以技术创新带动体制机制创新,着力研究解决措施。

(1)实施“天地一体化”格局调整,统筹国家数据资源。2004年,Zhao(2004)基于对中国天地一体化格局的研究,提出将陆地卫星地面和应用系统拆分为两个系统,重新构建中国遥感卫星体系的设想,并论述了其技术可行性和趋势前景。

2005年,正值原科工委与发改委联合着力解决环境卫星星座地面应用系统严重滞后无法立项问题(Zhao,2005),作为突破口,基于前期的研究提出将地面和应用拆分的措施建议。按“天地一体化”格局框架,国防科工局联合发展改革委经过14个部位和相关单位、专家的广泛深入的论证,形成实施方案,报国务院批准,完成了“天地一体化”格局调整,在体制上完成了地面和应用系统的拆分,完成了中国陆地观测卫星地面系统数据资源统筹至关重要的一步;协商原中编办,以建立若干专门从事相关行业应用的组织机构“卫星应用中心”为保障,各司其职,既达到了国家陆地卫星数据资源的统筹,又推动相关行业应用系统快速发展,标志着遥感卫星发展进入了第2个阶段。

按照业务一体化模式建立中国陆地遥感卫星数据中心,统筹布局数据接收和处理分发能力,由分散的一事一议的缓慢立项发展状态步入了按国家卫星发展规划、按“天地一体化”系统配置的单星工程快速立项发展阶段。

这一阶段的主要特征是单颗卫星工程按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和参与卫星发射后在轨测试相关工作,地面系统和应用系统建设另行立项办理,初步解决了卫星研制与地面和应用脱节问题、陆地遥感卫星标准数据源统筹接收处理和分发问题,但在轨卫星任务规划和卫星数据调度权分散,整体效率效益较低。

(2)以多星多源数据综合应用为标志,提出重大专项建议。2006年国家启动科技中长期发展规划和科技重大专项论证工作,原国防科工委提出了以“形成空间信息产业链”为目标的“高分辨率对地观测系统”国家科技重大专项建议,经国务院批准纳入国家中长期科技发展规划纲要中,成为国家16个重大专项之一。

(3)启动高分专项论证,编制专项实施方案。随着大气、陆地、海洋3个遥感系列卫星的数量和结构不断丰富,横向多星在天基、地面、应用3个层面内和层面间的脱节问题越来越严重。

为探索“业务服务型”实施途径,依据“天地一体化格局”理念,进一步凝练各行业需求、载荷工程化和背景型号研发成果、地面系统统筹应用系统仍从技术上切入。大气、海洋系列卫星需求分化为两部分,一部分为气象气候、海洋水色动力等所特有的载荷需求,一部分为较高分辨率的需求与陆地遥感卫星趋同,在国家层面统筹布局这两个部分,保留气象、海洋特有需求系列,丰富陆地遥感卫星系列功能,使陆地卫星兼顾到可行的气象和海洋应用需求,统筹陆海、陆气共同的应用需求;在地面系统建设上,陆地卫星接收站利用已有的气象、海洋接收站,不再新建,以增量带存量,实现站网的统筹布局;应用系统上,集中部署研发关键共性产品和真实性检验系统,支持20个左右行业开展应用系统业务化平台建设和示范应用,扶持省域至县域产业化应用,形成了统筹部署“天网、数据接收处理、地网分发和应用体系”建设的新格局(图2)

图 2 高分专项总体方案 Figure 2 Overall scheme of CHEOS

2007年—2008年,“载荷工程化、数据型谱化”理念逐步成熟,按照“天地一体化”格局统筹布局陆、海、气“天网和地网”,统筹陆、海、气各方需求,天基多颗遥感卫星指标协同,具有先进性和系统性;地面系统跨系列统筹布局接收站网,用增量带存量,初步实现陆地、气象、海洋3个遥感系列卫星地面接收系统的统筹布局;应用系统按定量化、业务化、产业化、国际化设计,创新实践,效果显著。组织完成了高分专项实施方案的编制工作,达到了天地一体化布局、统筹各方资源、形成合力的目的,这就是高分专项的核心架构。2015年专项实施过程中,将产品化、工程化贯穿始终,用技术创新推动解决体制机制问题。

    (2.3) 多星天地一体化业务服务阶段(2010年至今)

2010年国务院批准高分专项立项实施。高分专项系统架构的顶层设计和天地同部署同实施,标志着中国遥感行业发展进入了第3个阶段。

这一阶段的主要特征是由单星工程以卫星为中心的纵向系统论证和立项模式,发展到了多星横向层面“以数据为王、以应用为本”、多源数据融合综合应用的统筹论证和卫星工程、地面系统、应用系统同渠道立项实施模式。通过完善的、数据型谱化的在轨卫星“天网布局”、需求和在轨任务规划的有效管控、数据处理标准的协同攻关制定和“地网建设”快速分发,形成良性机制;在应用系统建设上,强调产品化,将应用关键技术、算法、模型等等全部研发到产品级,延长技术链,直接提交可用、能用、好用的各类产品,用户只关心要什么样的数据和在哪多长时间得到。这一阶段对科研管理和大总体驾驭能力提出了更高的要求和挑战。

    (2.4) 体系效能型阶段(未来)

未来对地观测“天网”的布局、遥感卫星的轨位,将按数据型谱化的要求,以区域快速成像为目标进行顶层规划和实施。“地网”的布局,将统筹相关航天资源,高效数传、接收、处理、分发,以用户快速获取高质量数据和定量化应用为目标进行统筹布局,与“天网”、“地网”相连的是“数传”,是当前“天网、地网”体系效能型建设的卡脖子环节,未来“数传”将以微波和激光并行标配手段,快速解决全球获取数据的卡脖子问题。“天网”卫星的轨道和传感器数据型谱将实施大总体统筹的“天地一体化”仿真后下达各系统研制总要求,这样构建的的“天网”、“数传”、“地网”和应用系统称为“体系效能型”对地观测新体系。

未来“体系效能型”的型谱化的标准数据和应用共性产品的定型生产发布将步入前台,卫星将慢慢隐退到后台。未来应用体系建设,将以定量化共性产品的真实性检验系统建设和国产化软件定型工程为牵引,实施长时间序列国家地面真实性检验数据库积累,以技术体系引领产业体系的发展壮大。

对地观测新体系是延承高分专项已形成的第3个阶段成果,按照“体系效能型”理念,继续以组织体系建设引领对地观测新体系“遥感行业大总体设计和部署、横向3个层面和纵向6个系统统筹建设、国家数据应用能力十要素、地方5个能力建设、大众应用”的高质量高效益发展。在高分专项大总体构建的“地网”和“数据应用共享服务平台”基础上,进一步建成集聚资源、创造资源和开放资源于一体的“国家遥感卫星数据应用共享服务平台”,可“一站式”浏览、查询、下载或在线使用各自所需的数据、工具、应用产品等资源,而不再诉求这个卫星必须是某个行业所有的,这也将为商业遥感卫星的发展提供广阔的空间,今后应是国家公益卫星和商业卫星相辅相成、同台供给的局面,这将是中国遥感卫星事业发展的第4个阶段。

3、高分专项创新总体部署,实施第三个阶段发展目标     (3.1) 高分专项已解决的核心问题          3.1.1. 统筹数据源,提高数据自给率

高分专项2007年论证时,国产陆地卫星数据自给率不到20%,按需求梳理论证卫星配置,当时还未提出“数据型谱”的概念,以技术储备配置载荷,以载荷为核心配置卫星平台,以经济可行性为约束,最小化配置了20个载荷形成7颗民用高分卫星,提出专项实施10年的目标达到60%的自给率。专项实施至今,通过应用模式的创新,应用系统的研发和体系建设部署及总体推广拉动,专项虽还没有结束,整体上已达到近80%的自给率,16 m分辨率数据已100%自给(Zhao,2016)。

         3.1.2. 统筹建设地面系统,突破数据接收瓶颈

首次将陆海气3大系列接收站统筹利用建设,以陆地接收站为主,将海洋的极轨卫星牡丹江接收站和气象的同步轨道北京接收站纳入系统,统筹布局。建设北极站,解决境外数据无法回传的问题,打造地网传输新模式,提升快速数据传输能力,实现了资源共享共建共用,极大提高数据接收传输效率。

         3.1.3. 强化大总体软环境建设,创立打通两个链条

创立第1个链条,统筹规划获取数据源。从统筹需求到统筹卫星任务规划,制定政策标准,再到统筹建设国家数据库和数据共享平台。创立第2个链条,研究并发布了高分专项数据应用产品0—7级产品分级标准。对应用系统实施航天工程化管理,统筹部署3—5级共性产品的研发和定型,统一布局全国共性产品真实性检验系统,有效降低应用门槛,快速打开规模化产业化国际化的应用局面。

         3.1.4. 创新应用模式,实现由定性向定量、由技术向产品的跨越

高分专项提出信息提取和信息承载应用模式,遥感影像信息作为一切社会经济信息的基底和平台,关联其他不同层级各类信息,以提供业务化服务产品为导向,为决策提供支撑。两种模式相结合,实现了应用由定性向定量、由技术向产品、由“试验试用型向业务服务型”转化的重点跨越(Zhao,2018)。

         3.1.5. 铸造空间信息产业链,打造百亿级产业化规模

突破定量遥感共性技术、研制工程化的共性产品,降低应用门槛,打通空间信息产业链的各环节,全国布局高分数据与应用分中心,扶植骨干和双创企业,实施应用系统“科技上水平、能力上台阶、应用上规模”的攻坚战,创造遥感应用新产业新业态,行业发展态势进入高质量快速发展期。

    (3.2) 高分专项创新总体部署,形成国家数据应用能力

2015年7月,从高分应用推广组织架构入手,编制应用推广总体方案,开启了新一轮的应用推广部署,打开了应用局面。

         3.2.1. 提出应用推广的顶层“十要素”理论架构

为实现定量化、业务化、产业化、国际化、商业化的应用目标,系统研究中国现状,特别是“天地一体化”格局实施10余年来所蕴涵的巨大应用潜能,以组织体系建设为核心牵引,以创建技术体系和产业体系为抓手为推动力,从涉及面极广又不成系统的应用表象中,抽丝剥茧,按其发展规律,凝练提出了应用推广必须重点发力的“十个要素”,阐述了“十要素”内涵、关系及发展逻辑原则,编制了《高分应用推广总体方案》,发布了《高分应用推广指导意见》,形成了应用推广的“十要素”理论架构(图3)。

图 3 “十要素”理论架构 Figure 3 The theoretical framework of “Ten Elements”

“十要素”理论架构,即以支撑国家治理体系和治理能力现代化为总目标,形成支撑政府日常所需的遥感观测能力,将推动政府传统治理体系的深刻变革,趋势已经来临。

以切实服务地方经济社会发展和国际合作为突破口,开拓国际国内市场。

以创建高分技术体系和产业体系为抓手,建立“高分+”的产业发展模式,提升产品服务清单和数据增值服务,支撑国家战略,满足国家需求。

以政策标准为保障,形成有利于产业化的数据开放度和获取渠道,探索政府购买服务模式。打牢基础,专项搭平台,企业为主体,扶植龙头企业,营造“大众创业,万众创新”市场环境,建立高端产业联盟,铸造空间信息产业链。

高分专项就是聚焦这“十个要素”,按照内在规律和逻辑关系,把握节奏,抓落实,抓出成效,抓出遥感应用产业新业态。

         3.2.2. 以解决制约产业化发展问题为导向,颁布数据政策

2015年8月,颁布《高分辨率对地观测系统重大专项卫星遥感数据暂行管理办法》,将光学和微波数据空间分辨率公开度明确为不优于0.5 m和1 m,之前不成文的约定是5 m,高分卫星数据无法在网上公开传输和使用,无法业务化和产业化应用。将分发渠道由一个拓展为4个,部分缓解了获取数据的时效性问题。建立了成果共享的有效机制,高分专项首个实施成果闭环管理和开放共享。初步明确了国际合作的数据政策。政策的发布,为形成国家级数据应用产品体系和服务能力,打通制约高分卫星数据应用的各环节提供了保障。

         3.2.3. 以“走出去”为引领,发布急需的数据应用标准

建立跨行业、跨部门优势单位联合起草标准的工作机制,真正起到了统筹兼顾、强强联合、创新引领、提升技术的作用。首批2017年发布53项标准,第2批2018年发布50项标准,标志着中国的遥感事业迅速走向成熟,将为产业更好更快地发展提供强大保障。

         3.2.4. 统筹资源集聚成果,创建高分应用综合信息服务共享平台

2016年3月10日,高分卫星应用综合信息服务共享平台正式上线运行,平台联通18个行业应用部门和11个省级中心,被新华社等主流媒体称为高分专项数据和应用成果的“集大成者”和一站式对外服务窗口,是高分专项创新驱动发展的实践探索。平台具有数据共享、应用服务、国际合作、众创空间等核心功能,具备管理平台、交易平台的性质。2018年4月24日,平台2.0版上线运行,功能更加强大,集成的资源更多,运行速度更快。

高分专项实现了各系统、各部委、各地方和相关骨干企业通过数据网格、服务网格和管理网格的核心技术成果集成共享,建立了良性共建共享共用机制,是一个“闭环”的大系统大总体管理典范。通过数据网格、服务网格和管理网格的核心技术突破,对高分运维和应用情况进行有效的监管。

         3.2.5. 构建国家遥感应用技术体系

提出行业应用要形成产品清单、服务清单、标准清单的“三个清单”制度,以国家行业应用拉动省域产业化应用。按照国家能力建设思路理念,布局全国真实性检验场站网,拉动提升纳入体系的场站网的科研水平、观测设施能力和人才队伍建设。建立高分专项国家真实性检验系统,具备国家定量化应用产品的检验检测能力、应用共性产品定型生产能力,打牢定量化、产业化、国际化应用基础。

         3.2.6. 布局国家产业体系

为促进高分数据在行业和省域的推广应用,加快卫星应用体系建设及产业发展,布局20个行业应用、设立30个省级高分数据与应用分中心和1个融合创新示范中心,有的省还设立了若干地级市分中心。

对行业相关单位和省域高分分中心提出“五个能力”(如图4所示)建设指导意见,培育并带动一批骨干企业脱颖而出。

图 4 省域高分中心“五个能力”建设 Figure 4 Construction of “Five Capabilities” of provincial high-resolution earth observation and data application center
         3.2.7. 填补空白,发布应急工作机制和流程

2017年,高分专项发布应急数据获取机制和工作流程。利用在轨测试,策划实施多次应急演练,打通数据快速获取通道,首次实现高分专项卫星1 h内全流程应急响应,建立了GF-4卫星重大气象灾害应急响应机制,GF-4成像后10 min内进入用户业务主系统,极轨卫星在具备卫星观测圈次时从用户提交应急需求至数据推送到用户2 h内完成。

         3.2.8. 填补空白,发布高分共性产品发布机制和流程

2019年,在高分五号、六号完成在轨测试投入使用的重大节点,发布了GF-5/6在轨测试过程中完成的共性产品,并创新管理机制,发布了《高分共性产品发布机制和流程》。

         3.2.9. 发布国家报告,支撑政府治理,形成国家能力

2017年4月17日《2017中国高分卫星应用国家报告》(综合卷、行业卷、地方卷)发布,系统梳理了专项顶层部署和国家层面9个领域的综合应用成效,被人民日报、央视等主流媒体评价为“体现了高分卫星应用的最新成果,标志着高分卫星应用国家整体能力的初步形成,标志着支撑国家治理体系和治理能力现代化的手段上了一个新台阶,是指导国家遥感应用发展的纲领性报告。报告的发布是中国遥感应用领域的里程碑事件!”

         3.2.10. 发布《2018中国高分卫星应用国家报告》,聚焦共性产品

在2018年4月24日第3届中国航天日发布《2018中国高分卫星应用国家报告》(共性产品卷、标准规范卷),首次提出在国家层面对共性产品工程化定型的概念,首次发布高分卫星0—7级数据应用产品的分级标准,在遥感行业统一话语体系、统一标准。着力研发自主可控的共性产品生产软件系统,共性产品是定量化应用的核心关键环节。

         3.2.11. 发布《2019中国高分卫星应用国家报告》,聚焦业务应用

在2019年4月24日第4届中国航天日发布《2019中国高分卫星应用国家报告》(业务应用卷),标志着中国遥感应用“业务化”时代的到来!自2003年提出由试验应用型向业务服务型转变,历时16年,完成了中国遥感卫星及其应用业务服务型内涵和指标体系的构建和实践成果的批量产出。

    (3.3) 正确处理政府与市场的关系,高分专项建立了高效的组织体系,是取得成效的根本保障

高分专项解决的5大核心问题特别是软环境建设和10个方面的总体部署都属于顶层宏观、具有战略和“龙头”公益地位的部分,是政府和行业大总体不能缺位的。

高分专项实施体制机制创新,凝聚各方力量,建立了高效的组织体系。由高分专项领导小组组长单位、国家行业管理部门国防科工局/国家航天局所属的“高分专项大总体”单位重大专项工程中心为龙头,布局了20个行业部门应用,设立了30个省级高分数据与应用分中心,扶植培育骨干企业和相关的中小微高科技民营企业,着力产业体系建设,快速扩大遥感应用从业队伍和应用规模;在省域产业化项目部署中,首次采用政府后补偿机制制度,实践了让企业在“使市场在资源配置中起决定作用,更好政府发挥作用”这一要求,得益于高分专项数据的丰富和政策支持,更多的双创企业和高校等科研团队,快速成长起来;组织全国科研优势单位,集同研发应用共性产品,创建应用技术体系,降低应用门槛;统筹管理地面系统运行、数据获取任务规划、应用系统共性产品研发和必要的能力部署,快速且有效的推进产业体系和技术体系建设。瞄准高端产业联盟的创建,引领国内空间信息产业发展,共同打造“中国高分观测”国家品牌。

高分对地观测遥感数据应用(空间信息技术)已成为支撑治国理政、提高治理质量和效率、降低治理成本的有效科技手段,是实现政府治理体系和治理能力现代化的必备国家能力。

没有高分专项大总体的顶层部署和龙头推动作用,要取得这样的效果在实践中还没有先例。高分专项不仅是一个项目、一个重大工程,我们已把它做成中国遥感应用事业发展的一个最重要阶段,已将中国遥感事业带入了全国一盘棋、统筹协调、开放共享的新高度、新阶段,已进入“业务化应用”新时代,这也是高分专项作为国家科技重大专项最成功的地方!后续发展一定是在此基础上的继承和创新。

4、构建有中国特色的天地一体化的体系效能型对地观测新体系

中国对地观测所走过的20多年快速发展之路,特别是高分专项的创新实施,是适合中国国情、符合遥感行业发展规律的正确路径,未来公益与商业遥感应用共同发展之路,也不必拘泥于美欧等其他国家的模式,要走有中国特色的满足中国战略需求和经济社会发展的遥感之路。

    (4.1) 对地观测新体系总体目标

构建天地一体化的对地观测新体系目标,是将中国对地观测遥感事业快速推进到第4个阶段:统筹所有的公益遥感卫星数据资源,在“体系效能型”理念指导下,按照高分专项形成的第3阶段管理模式,以“遥感行业大总体+三个层面+六个系统”顶层部署的组织体系为保障、以“十要素”和“五个能力建设”为引领、以完善中国对地观测技术体系和产业体系为标志、以应用为出发点和落脚点的新发展阶段。这个阶段,步入前台的将是满足用户要求的型谱化的高质量的0—2级标准数据和定型生产的3—5级应用共性产品的发布服务,所有遥感卫星将慢慢隐退到后台。各级各类用户只关注需要什么样的数据和应用产品,在哪里以何种方式能快速高效获取。在“国家数据应用共享服务平台上”集各方资源和可视化承载信息,建立有效体制机制,着力从供给侧解决“区域快速成像和高效获取有效数据”问题,努力实现高效便捷的资源配置和服务机制,由政府承担的公益性卫星开拓扶植产业发展态势,建立起产业应用生态,有市场前景和盈利空间的部分则让利于商业航天,为商业遥感卫星和数据应用的发展提供广阔空间,推动形成国家公益和商业卫星及其应用相辅相成、同台供给的发展局面。

    (4.2) 实施路径研究

为保证这一目标的实现,必须在第3阶段已形成的国家能力基础上,建立有效的资源建设和资源共享的共商共议机制,以现有高分专项组织体系投入渠道为基础,推动技术体系、产业体系建设,继续聚焦“十要素”,统筹部署,引领中国对地观测体系高质量高效益发展。

第一,将高分创建的技术体系和产业体系等“十要素”国家能力建设可持续发展下去,建立常态化的数据质量提升、应用共性产品研发定型生产和应用推广投资渠道,才能达到千亿级产业规模。

第二,协商相关部门,将高分卫星后续业务卫星数据在保证主用户需求同时,按照高分专项模式实现数据资源集聚到“国家平台”,并分发至高分专项地网已覆盖的20余个部委和31个省级高分中心,保证政策和数据的延续性,着力解决一方面数据源分散利用率不高、而另一方面很多用户数据源严重不足的局面,避免已形成的产业中断的风险。

第三,建设大总体核心能力,确立行业大总体的“龙头”作用和定位,包括体系效能型的“天网”布局的天地一体化大系统论证与仿真能力、综合应急指挥调度和任务规划能力、数据调度和安全监管能力、数据应用产品真实性检验及质量标准和评测能力、部署共性产品定型和自主可控软件生产能力、资源共享与服务能力、平台及网格系统管理和运维能力等等。为实施高端、高水平的国际合作储备国家能力。

第四,充分发挥商业航天和企业作用,让市场在配置资源中起决定性作用,市场能解决的留给市场,市场解决不了的如涉及国家整体布局、体系效能型关键环节、公益卫星在轨卫星任务规划和数据调度、应用共性产品发布、标准政策与软环境建设等行业大总体方面,必须更好地发挥政府作用。

最后,制定国际合作国家政策和整体方案,为“一带一路”、共建人类民运共同体做出中国航天的贡献和智慧,提升在国际对地观测领域的影响力和话语权。有重点有节奏的“走出去”、“走进去”,并为走出去的中国企业提供高技术支撑和服务,使其具有更强的国际竞争力,力争在国际市场占有一席之地。

5、结 语

打铁还需自身硬,在国防科工局国家航天局领导下,努力协调各方,以第3阶段为基础,以高分专项大总体为龙头的组织体系建设为统领,形成体系效能型的卫星规划建设机制、卫星高效运管机制、高效的跨部门数据应用共享和发布机制、应用产业化培植机制等。瞄准第4个阶段目标,推进中国遥感行业健康发展,推进中国遥感应用组织体系、技术体系、产业体系一体化建设,不断完善壮大,引领行业高质量高效益发展,创新推动中国对地观测遥感行业发展的第4个阶段目标早日实现。

志 谢 衷心感谢自参加工作以来,特别是近20年及高分专项应用推广以来,各级领导、院士专家和同事们的悉心指导和关心支持;感谢《遥感学报》主编对这篇文章的邀稿、指导和亲自审查把关;感谢20余年来国家相关部委、相关高校、相关单位和同事们的帮助支持和愉快合作创新;感谢高分专项在论证和立项评估、地面系统运行和应用系统建设和应用推广中“高分专项两总系统”、相关行业和省级地方工办省级高分数据与应用中心、中咨公司、骨干企事业单位的共商共议、观点贡献和积极参与,在此表示衷心的感谢!文章中的观点若有不充分不对的,是我本人的研究还有局限,恳请批评指正!最后,由衷地感谢孙家栋院士,自我参加工作就有幸跟随孙院士。我工作后的第一个岗位“东方红三号通信卫星总体”,工程总师是孙院士。直到今天,每处关键环节必请教孙院士,得到孙院士精心指导,鼎力支持。

参考文献
[1] 国务院新闻办公室. 2000. 《2000中国的航天》白皮书, 1-5 Information Office of the State Council. 2000. White Paper of China’s Space 2000, 1-5
[2] 赵文波, 高军. 走向业务服务的中国卫星——中国卫星发展的现状和未来[J]. 国防科技工业, 2003, 12 (4) : 20 –23. Zhao W B, Gao J. China Satellite Towards Operational Services - Present Situation and Future of China Satellite Development[J]. National Defense Science and Technology Industry, 2003, 12 (4) : 20 –23.
[3] 赵文波. 2004. 面向需求的遥感空间基础设施服务体系及若干关键技术研究, 武汉: 华中科技大学博士论文. 1-5 Zhao W B. 2004. Demand-oriented remote sensing spatial infrastructure service system and some key technologies. Wuhan: Ph. D. Dissertation of Huazhong University of Science and Technology. 1-5
[4] 赵文波, 柳健, 李小文. 一种支持多星多任务遥感卫星地面系统综合处理的运行控制技术[J]. 电子与信息学报, 2005, 27 (6) : 919 –923. Zhao W B, Liu J, Li X W. Operational control technology for integrated processing of multi-satellite and multi-mission remote sensing satellite ground system[J]. Journal of Electronics and Information, 2005, 27 (6) : 919 –923.
[5] 赵文波. 精心布局数据应用" 高分专项”硕果累累[J]. 国防科技工业, 2016, 25 (9) : 15 –16. Zhao W B. Careful data layout and application of " high-score special projects” have yielded fruitful results[J]. National Defense Science and Technology Industry, 2016, 25 (9) : 15 –16.
[6] 赵文波, 廖楚江, 上官甦. 高分卫星应用模式创新研究及在交通领域的实践[J]. 中国公路, 2018, 22 (7) : 6 –11. Zhao W B, Liao C J, Shang G S. Innovative research on high-resolution satellite application mode and its practice in the field of transportation[J]. China Highway, 2018, 22 (7) : 6 –11.