大众空间信息应用与数字经济发展

文|卫 征 中国遥感应用协会

一、引言

“十一五”以来，在国家投资和商业航天强劲推动下，以遥感卫星、通信卫星和导航卫星为核心的国家空间基础设施空前发展，规模已仅次于美国，性能也在加速赶超国际先进水平，正每天获取、传输和发送TB级海量空间信息，为我国行业部委和省（区、市）各级政府部门、科研院所、高等学校、企业等用户需求提供了有力支撑，并产生了可观的社会经济效益。在此基础上，为进一步充分挖掘和释放国家空间基础设施的应用效能，必须紧密结合我国当前迅猛发展的特色数字经济，加速推进空间信息应用的供给侧结构性改革和产业创新，尽快实现大众空间信息应用。

二、我国空间基础设施最新进展

2018年以来，我国商业投资发射的各型遥感和试验卫星超过30颗。如中国四维测绘技术有限公司成功发射了高景一号03、04星；长光卫星技术有限公司成功发射了德清一号、林业二号2颗卫星以及光谱01/02星，形成由12颗在轨卫星组成的吉林一号星座；珠海欧比特宇航科技股份有限公司成功发射了珠海一号遥感微纳卫星星座02组5颗卫星（含4颗高光谱星）；长沙天仪空间科技研究院有限公司成功发射了湘江新区号（潇湘二号）、亦庄·全图通一号、潇湘一号02星、长沙高新号、铜川一号5颗科学试验卫星和星河号、TY/DF-1 2颗遥感微小卫星；北京九天微星科技发展有限公司成功发射了少年星一号、瓢虫一号至七号8颗教育、物联网和遥感等试验卫星。同时，北京零重空间技术有限公司和华讯方舟科技有限公司共同发起的“灵鹊”遥感卫星星座、中国科学院空天信息研究院海南研究院发起的海南一号遥感卫星星座、成都市人民政府和哈尔滨工业大学发起的天府号遥感卫星星座（正在组建四川卫星技术总体研究院）、中科遥感科技集团有限公司和中农批（北京）冷链物流有限公司发起的“千眼”遥感卫星星座等都在加紧推进。

2018年以来，我国国家投资发射的各型遥感卫星超过20颗，如高分一号02/03/04、五号、六号，陆地勘查卫星三号、四号，海洋一号C、海洋二号B、中法海洋卫星，风云二号H星[1]等。同时，还成功发射了19颗北斗导航卫星，建成了北斗全球导航系统基本系统，以及4颗通信卫星（包括虹云工程首发技术验证卫星和鸿雁星座首颗试验星重庆号）等。

在此情况下，我们必须紧密结合中央领导有关发展数字经济、建设数字中国等重要指示和国家大数据、京津冀协同发展、粤港澳大湾区等重大战略，以及我国当前蓬勃发展的特色数字经济和5G等技术手段，着力突破大众空间信息应用困局，发展新型信息消费。

三、数字经济与大众空间信息应用

1.我国的数字经济

（1）总体发展状况

我国自20世纪90年代以来，以大众信息消费为牵引，成功走出了创新服务模式、提升用户体验、扩大运营规模的消费级数字经济发展路子，形成京津冀、长三角、珠三角等数字产业集聚发展区，总体发展速度领先全球。

根据中国信息化百人会发表的《2017中国数字经济发展报告》[2]，2016年我国数字经济规模达22.6万亿元（相当于同期3.4万亿美元）、占GDP比重30.3%，增速18.9%；而2016年美国数字经济规模为10.8万亿美元、占GDP比重59.2%，增速为6.1%；其他国家，如日本2.3万亿美元、占GDP比重46.4%，德国2.1万亿美元、占GDP比重59.3%，英国1.5万亿美元、占GDP比重58.6%，法国9620亿美元、占GDP比重39.0%等。

根据中国国家互联网信息办公室发布的《数字中国建设发展报告（2017年）》[3]，2017年我国数字经济规模达27.2万亿元，同比增长20.3%，占GDP比重32.9%，成为驱动经济转型升级的重要动力引擎；信息消费规模为4.5万亿元，同比增长15.4%，为同期最终消费增速的2倍左右，占最终消费的比重达10%，对GDP增长贡献超过0.4个百分点；移动支付交易规模超过200万亿元，居全球第一；网络零售额达71751亿元，同比增长32.2%，跨境电子商务同比增长超过30%；农村实现网络零售额1.24万亿元，同比增长39.1%；共享经济市场交易额约4.9万亿元，比上年增长47.2%。

根据麦肯锡全球研究院发布的《CHINA’S DIGITAL ECONOMY: A LEADING GLOBAL FORCE》[4]，2016年中国电子商务交易额占全球40%，个人消费交易额达7900亿美元，是美国的11倍；独角兽公司数量占全球1/3，价值约占43%；2014～2016年间风投金额达770亿美元，占全球19%；信息和通信技术、媒体和金融等领域的数字化程度与发达国家持平，票务、二手交易等消费行业的数字化程度领先国际；但是电力、卫生、政务、教育等公共事业，先进制造业、石油和天然气制造、化工、医药等资本密集型产业，以及房地产、建筑、农业、个人和地方服务等本土化和碎片化产业的数字化程度还较落后。

（2）发展状况分析

根据上述我国数字经济的发展状况可知，近年来其增长速度领先全球，规模总量紧追美国，正成为国民经济增长的重要引擎和主要组成，也极大提升了我国的国际影响力。究其原因，主要是由于我国存在规模庞大的、有一定消费能力用户群体和国际一流、不断完善的信息基础设施；围绕衣食住行、感官身受、理财致富等“个体性”信息消费需求，以智能手机等通用终端为核心，借助移动宽带、WiFi等通用网络条件，推动经济活动单元和社会行为个体前所未有的关联与交互，从而推动电商物流、共享/分享经济、社交平台、移动支付等数字经济迅猛发展。

但是，我国乃至全球数字经济的发展并非一帆风顺，从20世纪90年代以来，至少经历了2000年前后因纳斯达克股市崩盘而造成全球互联网泡沫破灭和2012年前后我国网民数量增速急剧下降等两次重大冲击。当前表面繁荣的数字经济也是如此，传统依靠“扩量”的发展和盈利模式已不足以维系进一步高速增长，必须加强向“提质”方向转型[5]。在此方面，华为大力发展的5G网络和手机、阿里积极推进的新零售、百度倾注资源的无人驾驶、小米着力打造的智能家居套装等都是“提质”突围的代表。

比较当代相对成功的数字经济新业态和新产业，如数码相机代替胶片相机、消费级无人机崛起和提供新闻资讯的今日头条、提供娱乐资讯的抖音、提供电商服务的拼多多、提供出行服务的滴滴打车、提供小微信贷金融服务的花呗等可知，必须在让用户拥有自主性、便捷性体验的前提下，积极积累用户消费行为并进行智能分析，精准判别、锁定或发掘用户喜好并主动推送相应的产品或服务，再结合广告轰炸、让利促销、流量明星代言、组团砍价等手段，充分激发其新奇感、参与感和成就感，产生强烈的用户粘性并迅速扩张用户规模。空间信息应用也需要系统思考如何结合这些成功模式，有效发掘和结合大众消费需求而加速产业发展。

2.大众空间信息应用

（1）政府空间应用分析

空间信息的传统用户是行业部委和省（区、市）级政府部门，主要用于支持政府精细管理、精准治理和大众精致生活，可有效满足绿色发展、生态文明建设、防灾减灾、公共安全等“群体性”新型信息消费需求，为政务信息化、工业信息化、民生信息化等提供强大支撑[6]。由于这些政府用户的数量有限且其需求以公益为主，导致对空间信息应用虽然存在强烈刚需，但其交易量（或潜在的、可发掘的交易量）严重不足，盈利模式也非常模糊——除依赖承接政府项目（如国土资源调差、天然林保护等）外，当前主要寄望于加强推进“政府采购”改革，期望把以往无偿或极低成本的公益性服务转变为较稳定、有一定规模的运营性服务。

然而，即使全国对空间信息应用普遍实施“政府采购”，也依然存在采购量有限的瓶颈；如根据美国卫星协会（SIA）发布的2017年和2018年《卫星产业状况报告》，2016年和2017年的全球对地观测服务市场规模仅分别为20亿美元和22亿美元，我国的二十一世纪空间技术应用股份有限公司每年从北京市获取的政府采购费用也不到3000万元，远不足以支撑形成对国民经济有重大影响力的大型企业。

（2）大众空间应用分析

对于空间信息在大众层面的应用，卫星通信和导航相关产业发展较好。但是，卫星通信相比地基通信，仍存在成本较高、带宽偏低、通信质量保障困难、管制约束等问题；卫星导航由于是提供免费广播式信号服务，主要通过销售终端（GNSS设备）或芯片、提供地基增强服务等手段盈利，存在同质化竞争加剧、重复建设严重、核心器件“卡脖子”等问题；卫星遥感则长期受困于面向大众的数据共享与分发困难、主导性应用模式不清晰（即现有应用以配套为主，如作为导航底图等）、缺乏对投资者有说服力的商业和盈利模式等问题，始终主要还是在高中层政府部门和主要科研院所、高等学校等层面应用，未能有效扩展大众市场。这些局限对我国空间基础设施应用效能的充分发挥和可持续高质量发展造成重大影响。

要实现我国和全球空间信息产业规模化发展，除需进一步结合各级政府部门的主体业务稳步推进政务信息化和政府采购外，更需要紧密结合大众需求和我国的特色数字经济，尽快发掘大众空间信息应用市场。为此，就需要深刻认知、分析大众用户关注的“空间”和与之相关、有商业价值的信息服务，从而有针对性地实施供给侧结构性改革，大力发展大众适用的产品和服务模式。

四、大众遥感

笔者认为，大众用户所关心的“空间”总是（或大多数是）从自身周边肉眼可见的视域范围开始的，再逐步按需向外扩展到超视域范围；大众空间信息应用的关键就是要考虑如何扩展和增强眼睛的功能，使用户能够“看到”肉眼看不到、看不清、看不明的光谱、距离和目标特性，而且要优先满足个人生理、安全等基本需求，确保用户能够有效感知个体所需、微观层面的空间信息并获得相关应用服务（尤其是定量化服务），这样才能创造、培育和引导大众对空间信息应用的刚需。以此为基础，牵引大众用户逐步产生中观/宏观层面的空间信息应用需求，并使其能够低成本、便捷地调用航空、航天等观测资源或相关存量数据资源。为打开大众空间信息应用局面，本文提出“大众遥感”的理念。

1.概念内涵

本文所述“大众遥感”，是指围绕大众应用需求，通过非接触性手段获取可定量识别、分析物体或现象特征信息、状况态势及其变化规律的影像数据，并进行必要数据处理，为用户及时提供适用的空间信息资讯服务；“大众遥感”包括视域遥感数据自行可控获取、超视域观测与存量数据资源可控调用、时效性高可靠产品与服务保障三方面内涵。

视域遥感数据自行可控获取是“大众遥感”的前提和基础，即为了满足大众用户感知自身周边环境、分析常用物品特性等需求，尤其是食品安全（如判别蔬菜水果品质）、生活环境（如判别家具材质）、衣妆服饰（如判别衣物材质）等，要积极给大众用户提供有效手段，使其能够自行有效获取、传输和处理视距范围内的物体或现象的遥感数据。这就要充分利用5G手机等通用终端和通用网络条件，并低成本集成专用的遥感芯片（如手机高光谱遥感芯片等），使用户能够“即拍即用”，从而成为追求生活品质、增强优越意识、彰显生活态度、提升情怀感受、打造精致生活的必备保障。

超视域观测与存量数据资源可控调用是“大众遥感”的扩展和深化，即在满足大众用户视距范围内、个人基本需求性空间信息应用的基础上，激发用户在兴趣爱好、社会交往、追求品质、热心公益、电商物流、期货保险等方面需要扩展时空感知范围的应用需求，确保用户能够基于5G手机等通用终端和通用网络条件有效调用航空航天等观测资源或历史存档数据，便捷获取、查询、调用、传输和处理视距范围外的物体或现象的适用性遥感数据。

时效性高可靠产品与服务保障是“大众遥感”的生命力和价值保障，即对于大众用户的任何需求，都需要得到及时而有效的响应和回馈。在理想情况下，应确保各种观测资源在一定条件下（如设定用户等级）可在线便捷调用，视距内数据可随时拍摄、并通过就地或在线处理迅速形成高可靠性评价结论，超视距数据可及时观测获取或查询调用、快速传输至本地终端或指定云端、并通过就地或在线处理迅速形成高可靠性评价结论。这样才能形成核心支撑空间信息产业发展的空间资讯能力。

2.概念辨析

本文提出的“大众遥感”理念，需界定政府用户和大众用户关注空间的不同，并与传统遥感、物联网、数码摄影等概念进行必要辨析。

（1）政务空间与私务空间

政务空间是政府管理部门根据所赋职权，实施具体业务所涉及的空间范围，通常具广域、多域、跨域、叠域、混域等性质，所以需要大范围、快速、精准、多尺度的空间信息获取手段来进行有力支持。当前政府用户对空间信息的需求与应用，都是主要针对或涉及政务空间，并逐步向私务空间扩展（如视频监控）。政务空间与私务空间信息应用区别与交互如图1所示。

图1 政务空间与私务空间信息应用区别与交互示意图

私务空间则是大众用户个人日常生活、工作涉及或关注的空间范围，通常是个人的视域范围；在此基础上，再根据用户需要向超视域范围扩展乃至到政务空间。私务空间扩展如图2所示。大众空间信息应用首先应着力满足用户对私务空间信息的应用需求。

图2 私务空间扩展示意图（参照天球坐标系统）

（2）大众遥感与传统遥感

“大众遥感”是传统遥感的扩展和创新，属于广义遥感范畴。传统遥感是利用航空航天等平台搭载传感器，以电磁波为主要介质对地球表面的物体或现象进行远距离探测，根据获取的数据研究电磁波与目标相互作用机理和电磁波在大气中传输机理的科学技术。

“大众遥感”着眼于围绕大众用户的感知需求，以电磁波为主要介质，非接触性获取目标尽可能全面的观测数据，并及时形成高可靠性评价结论。这相当于扩展我们眼睛的功能，对于视域范围内的目标提供可见光之外光谱或高光谱观测能力，对于视域范围外的目标提供多尺度、多时相、多谱段、多视角、多维度观测能力，为我们大脑的判别决策提供更丰富信息支持。

（3）大众遥感与物联网

“大众遥感”与物联网有很强关联，也更有区别。物联网是通过无线/有线传感器或终端设备有效采集目标信息，并通过约定协议实现设备与设备、设备与互联网/局域网有效连接进行信息交换和通信，从而提高设备协同工作效率、智能化管理与运行能力，以及目标感知信息的准确性和时效性。物联网本质上是互联网扩展而成的、倡导“万物互联”的一种网络。

“大众遥感”需要用到物联网技术，把大众用户自行可获取视域内目标遥感数据的终端、可调用的航空航天观测资源和数据库（包括存档数据库、光谱库等）、云服务中心、超算中心、数据共享/交换服务平台等关联起来，以便提高获取数据的便捷性，并确保评估结论的可靠性与时效性。但“大众遥感”本质上是针对大众用户需求，提供扩展个人眼睛功能的感知和评价手段，追求的是精准识别目标品质和有效预测其时空变化规律。在极端条件下，事实上可以不依赖网络而靠“单机”提供服务。

（4）大众遥感与数码摄影

基于5G手机等手持终端的“大众遥感”本质上属于数码摄影，但与传统的数码摄影又有很多不同。一般认为，数码摄影是指使用数字成像元件（CCD，CMOS）替代传统胶片来记录光学影像的技术，常用于数码相机、智能手机等；获取的光学影像主要用于定性展示（如照片）或分析，也有医疗影像、微观研究高速摄影等专业性定量应用。

“大众遥感”则主要是着力获取目标的多光谱或高光谱影像数据，以便于进行定量分析和判别；获取的主要是光学影像，单张照片的数据量高于传统数码摄影1～3个数量级；在调用可支配的观测与数据资源后，也会获取微波等遥感数据。“大众遥感”将推动传统的日用性数码摄影与专业性的遥感融合，为大众提供更强大、内涵丰富的摄影体验与服务。

3.保障条件

要加速推进和顺利实现“大众遥感”，需要大众终端、基础设施、服务平台、处理技术等方面的保障支持。其中，大众终端要形成具备遥感功能的5G手机或便携式终端，以便形成大众易于接纳和规模化使用空间信息的有效媒介。基础设施是要充分考虑空间信息海量大数据的特性，结合5G技术形成高速数据传输网络和区域云服务、计算能力（包括超算和科学技术），以及定标场、真实性检验场、基础数据库等基础设施。服务平台则是为了有效汇集各种需求和空间信息资源、促进数据共享与交换、统筹调度观测和地面数据接收资源，并确保对提交数据（或指令）进行快速响应、处理和评价，而构建的带有商业服务能力的空间信息综合应用服务平台。处理技术主要是针对大众终端在各种复杂光照和拍摄条件下获取的典型物体或现象的遥感影像，解决如何剔除杂散光干扰和各种拍摄误差，精准提取目标的本真光谱信息，并结合特征光谱库进行快速判别和高可靠性评价等瓶颈技术。同时，也需要解决来自大众终端的瞬时海量数据有效接收、高速处理和成果及时分发等问题。

4.产业模式

在上述条件保障下，“大众遥感”可以形成流量分成、用户集聚、数据验证、资源共享等产业模式。由于大众用户自行拍摄或在线调用遥感数据，很容易形成单机（手机或便携式终端）每日GB级的数据流量，从而为流量分成产业模式提供强大保障。用户集聚则是走类似360公司的商业模式，通过免费产品和服务吸引用户，通过主页导航、搜索广告、软件推介等方式获取费用。数据验证则通过提供用户关注目标的光谱包或评价验证服务等获取收益，类似高德、百度等销售导航语音包等。资源共享是共享/分享经济的延伸，即把航空航天观测资源和相关地面台站、数据库、服务平台、数传网络、计算资源等作为共享内容，为大众用户提供便捷的低成本调用服务。

五、结束语

我国乃至全球的空间信息应用及其产业正进入全面发展阶段，急需突破大众应用市场。本文认为实现大众空间信息应用的关键在于推进“大众遥感”实施，并可望推进我国当前的信息消费从走“量”扩展向提“质”创新发展战略转型，推动消费级数字经济进行产业升级，具有广阔的发展前景。