大眾空間信息應用與數字經濟發展

文|衛 征 中國遙感應用協會

一、引言

“十一五”以來，在國家投資和商業航天強勁推動下，以遙感衛星、通信衛星和導航衛星為核心的國家空間基礎設施空前發展，規模已僅次于美國，性能也在加速趕超國際先進水平，正每天獲取、傳輸和發送TB級海量空間信息，為我國行業部委和省（區、市）各級政府部門、科研院所、高等學校、企業等用戶需求提供了有力支撐，并產生了可觀的社會經濟效益。在此基礎上，為進一步充分挖掘和釋放國家空間基礎設施的應用效能，必須緊密結合我國當前迅猛發展的特色數字經濟，加速推進空間信息應用的供給側結構性改革和產業創新，盡快實現大眾空間信息應用。

二、我國空間基礎設施最新進展

2018年以來，我國商業投資發射的各型遙感和試驗衛星超過30顆。如中國四維測繪技術有限公司成功發射了高景一號03、04星；長光衛星技術有限公司成功發射了德清一號、林業二號2顆衛星以及光譜01/02星，形成由12顆在軌衛星組成的吉林一號星座；珠海歐比特宇航科技股份有限公司成功發射了珠海一號遙感微納衛星星座02組5顆衛星（含4顆高光譜星）；長沙天儀空間科技研究院有限公司成功發射了湘江新區號（瀟湘二號）、亦莊·全圖通一號、瀟湘一號02星、長沙高新號、銅川一號5顆科學試驗衛星和星河號、TY/DF-1 2顆遙感微小衛星；北京九天微星科技發展有限公司成功發射了少年星一號、瓢蟲一號至七號8顆教育、物聯網和遙感等試驗衛星。同時，北京零重空間技術有限公司和華訊方舟科技有限公司共同發起的“靈鵲”遙感衛星星座、中國科學院空天信息研究院海南研究院發起的海南一號遙感衛星星座、成都市人民政府和哈爾濱工業大學發起的天府號遙感衛星星座（正在組建四川衛星技術總體研究院）、中科遙感科技集團有限公司和中農批（北京）冷鏈物流有限公司發起的“千眼”遙感衛星星座等都在加緊推進。

2018年以來，我國國家投資發射的各型遙感衛星超過20顆，如高分一號02/03/04、五號、六號，陸地勘查衛星三號、四號，海洋一號C、海洋二號B、中法海洋衛星，風云二號H星[1]等。同時，還成功發射了19顆北斗導航衛星，建成了北斗全球導航系統基本系統，以及4顆通信衛星（包括虹云工程首發技術驗證衛星和鴻雁星座首顆試驗星重慶號）等。

在此情況下，我們必須緊密結合中央領導有關發展數字經濟、建設數字中國等重要指示和國家大數據、京津冀協同發展、粵港澳大灣區等重大戰略，以及我國當前蓬勃發展的特色數字經濟和5G等技術手段，著力突破大眾空間信息應用困局，發展新型信息消費。

三、數字經濟與大眾空間信息應用

1.我國的數字經濟

（1）總體發展狀況

我國自20世紀90年代以來，以大眾信息消費為牽引，成功走出了創新服務模式、提升用戶體驗、擴大運營規模的消費級數字經濟發展路子，形成京津冀、長三角、珠三角等數字產業集聚發展區，總體發展速度領先全球。

根據中國信息化百人會發表的《2017中國數字經濟發展報告》[2]，2016年我國數字經濟規模達22.6萬億元（相當于同期3.4萬億美元）、占GDP比重30.3%，增速18.9%；而2016年美國數字經濟規模為10.8萬億美元、占GDP比重59.2%，增速為6.1%；其他國家，如日本2.3萬億美元、占GDP比重46.4%，德國2.1萬億美元、占GDP比重59.3%，英國1.5萬億美元、占GDP比重58.6%，法國9620億美元、占GDP比重39.0%等。

根據中國國家互聯網信息辦公室發布的《數字中國建設發展報告（2017年）》[3]，2017年我國數字經濟規模達27.2萬億元，同比增長20.3%，占GDP比重32.9%，成為驅動經濟轉型升級的重要動力引擎；信息消費規模為4.5萬億元，同比增長15.4%，為同期最終消費增速的2倍左右，占最終消費的比重達10%，對GDP增長貢獻超過0.4個百分點；移動支付交易規模超過200萬億元，居全球第一；網絡零售額達71751億元，同比增長32.2%，跨境電子商務同比增長超過30%；農村實現網絡零售額1.24萬億元，同比增長39.1%；共享經濟市場交易額約4.9萬億元，比上年增長47.2%。

根據麥肯錫全球研究院發布的《CHINA’S DIGITAL ECONOMY: A LEADING GLOBAL FORCE》[4]，2016年中國電子商務交易額占全球40%，個人消費交易額達7900億美元，是美國的11倍；獨角獸公司數量占全球1/3，價值約占43%；2014～2016年間風投金額達770億美元，占全球19%；信息和通信技術、媒體和金融等領域的數字化程度與發達國家持平，票務、二手交易等消費行業的數字化程度領先國際；但是電力、衛生、政務、教育等公共事業，先進制造業、石油和天然氣制造、化工、醫藥等資本密集型產業，以及房地產、建筑、農業、個人和地方服務等本土化和碎片化產業的數字化程度還較落后。

（2）發展狀況分析

根據上述我國數字經濟的發展狀況可知，近年來其增長速度領先全球，規模總量緊追美國，正成為國民經濟增長的重要引擎和主要組成，也極大提升了我國的國際影響力。究其原因，主要是由于我國存在規模龐大的、有一定消費能力用戶群體和國際一流、不斷完善的信息基礎設施；圍繞衣食住行、感官身受、理財致富等“個體性”信息消費需求，以智能手機等通用終端為核心，借助移動寬帶、WiFi等通用網絡條件，推動經濟活動單元和社會行為個體前所未有的關聯與交互，從而推動電商物流、共享/分享經濟、社交平臺、移動支付等數字經濟迅猛發展。

但是，我國乃至全球數字經濟的發展并非一帆風順，從20世紀90年代以來，至少經歷了2000年前后因納斯達克股市崩盤而造成全球互聯網泡沫破滅和2012年前后我國網民數量增速急劇下降等兩次重大沖擊。當前表面繁榮的數字經濟也是如此，傳統依靠“擴量”的發展和盈利模式已不足以維系進一步高速增長，必須加強向“提質”方向轉型[5]。在此方面，華為大力發展的5G網絡和手機、阿里積極推進的新零售、百度傾注資源的無人駕駛、小米著力打造的智能家居套裝等都是“提質”突圍的代表。

比較當代相對成功的數字經濟新業態和新產業，如數碼相機代替膠片相機、消費級無人機崛起和提供新聞資訊的今日頭條、提供娛樂資訊的抖音、提供電商服務的拼多多、提供出行服務的滴滴打車、提供小微信貸金融服務的花唄等可知，必須在讓用戶擁有自主性、便捷性體驗的前提下，積極積累用戶消費行為并進行智能分析，精準判別、鎖定或發掘用戶喜好并主動推送相應的產品或服務，再結合廣告轟炸、讓利促銷、流量明星代言、組團砍價等手段，充分激發其新奇感、參與感和成就感，產生強烈的用戶粘性并迅速擴張用戶規模。空間信息應用也需要系統思考如何結合這些成功模式，有效發掘和結合大眾消費需求而加速產業發展。

2.大眾空間信息應用

（1）政府空間應用分析

空間信息的傳統用戶是行業部委和省（區、市）級政府部門，主要用于支持政府精細管理、精準治理和大眾精致生活，可有效滿足綠色發展、生態文明建設、防災減災、公共安全等“群體性”新型信息消費需求，為政務信息化、工業信息化、民生信息化等提供強大支撐[6]。由于這些政府用戶的數量有限且其需求以公益為主，導致對空間信息應用雖然存在強烈剛需，但其交易量（或潛在的、可發掘的交易量）嚴重不足，盈利模式也非常模糊——除依賴承接政府項目（如國土資源調差、天然林保護等）外，當前主要寄望于加強推進“政府采購”改革，期望把以往無償或極低成本的公益性服務轉變為較穩定、有一定規模的運營性服務。

然而，即使全國對空間信息應用普遍實施“政府采購”，也依然存在采購量有限的瓶頸；如根據美國衛星協會（SIA）發布的2017年和2018年《衛星產業狀況報告》，2016年和2017年的全球對地觀測服務市場規模僅分別為20億美元和22億美元，我國的二十一世紀空間技術應用股份有限公司每年從北京市獲取的政府采購費用也不到3000萬元，遠不足以支撐形成對國民經濟有重大影響力的大型企業。

（2）大眾空間應用分析

對于空間信息在大眾層面的應用，衛星通信和導航相關產業發展較好。但是，衛星通信相比地基通信，仍存在成本較高、帶寬偏低、通信質量保障困難、管制約束等問題；衛星導航由于是提供免費廣播式信號服務，主要通過銷售終端（GNSS設備）或芯片、提供地基增強服務等手段盈利，存在同質化競爭加劇、重復建設嚴重、核心器件“卡脖子”等問題；衛星遙感則長期受困于面向大眾的數據共享與分發困難、主導性應用模式不清晰（即現有應用以配套為主，如作為導航底圖等）、缺乏對投資者有說服力的商業和盈利模式等問題，始終主要還是在高中層政府部門和主要科研院所、高等學校等層面應用，未能有效擴展大眾市場。這些局限對我國空間基礎設施應用效能的充分發揮和可持續高質量發展造成重大影響。

要實現我國和全球空間信息產業規模化發展，除需進一步結合各級政府部門的主體業務穩步推進政務信息化和政府采購外，更需要緊密結合大眾需求和我國的特色數字經濟，盡快發掘大眾空間信息應用市場。為此，就需要深刻認知、分析大眾用戶關注的“空間”和與之相關、有商業價值的信息服務，從而有針對性地實施供給側結構性改革，大力發展大眾適用的產品和服務模式。

四、大眾遙感

筆者認為，大眾用戶所關心的“空間”總是（或大多數是）從自身周邊肉眼可見的視域范圍開始的，再逐步按需向外擴展到超視域范圍；大眾空間信息應用的關鍵就是要考慮如何擴展和增強眼睛的功能，使用戶能夠“看到”肉眼看不到、看不清、看不明的光譜、距離和目標特性，而且要優先滿足個人生理、安全等基本需求，確保用戶能夠有效感知個體所需、微觀層面的空間信息并獲得相關應用服務（尤其是定量化服務），這樣才能創造、培育和引導大眾對空間信息應用的剛需。以此為基礎，牽引大眾用戶逐步產生中觀/宏觀層面的空間信息應用需求，并使其能夠低成本、便捷地調用航空、航天等觀測資源或相關存量數據資源。為打開大眾空間信息應用局面，本文提出“大眾遙感”的理念。

1.概念內涵

本文所述“大眾遙感”，是指圍繞大眾應用需求，通過非接觸性手段獲取可定量識別、分析物體或現象特征信息、狀況態勢及其變化規律的影像數據，并進行必要數據處理，為用戶及時提供適用的空間信息資訊服務；“大眾遙感”包括視域遙感數據自行可控獲取、超視域觀測與存量數據資源可控調用、時效性高可靠產品與服務保障三方面內涵。

視域遙感數據自行可控獲取是“大眾遙感”的前提和基礎，即為了滿足大眾用戶感知自身周邊環境、分析常用物品特性等需求，尤其是食品安全（如判別蔬菜水果品質）、生活環境（如判別家具材質）、衣妝服飾（如判別衣物材質）等，要積極給大眾用戶提供有效手段，使其能夠自行有效獲取、傳輸和處理視距范圍內的物體或現象的遙感數據。這就要充分利用5G手機等通用終端和通用網絡條件，并低成本集成專用的遙感芯片（如手機高光譜遙感芯片等），使用戶能夠“即拍即用”，從而成為追求生活品質、增強優越意識、彰顯生活態度、提升情懷感受、打造精致生活的必備保障。

超視域觀測與存量數據資源可控調用是“大眾遙感”的擴展和深化，即在滿足大眾用戶視距范圍內、個人基本需求性空間信息應用的基礎上，激發用戶在興趣愛好、社會交往、追求品質、熱心公益、電商物流、期貨保險等方面需要擴展時空感知范圍的應用需求，確保用戶能夠基于5G手機等通用終端和通用網絡條件有效調用航空航天等觀測資源或歷史存檔數據，便捷獲取、查詢、調用、傳輸和處理視距范圍外的物體或現象的適用性遙感數據。

時效性高可靠產品與服務保障是“大眾遙感”的生命力和價值保障，即對于大眾用戶的任何需求，都需要得到及時而有效的響應和回饋。在理想情況下，應確保各種觀測資源在一定條件下（如設定用戶等級）可在線便捷調用，視距內數據可隨時拍攝、并通過就地或在線處理迅速形成高可靠性評價結論，超視距數據可及時觀測獲取或查詢調用、快速傳輸至本地終端或指定云端、并通過就地或在線處理迅速形成高可靠性評價結論。這樣才能形成核心支撐空間信息產業發展的空間資訊能力。

2.概念辨析

本文提出的“大眾遙感”理念，需界定政府用戶和大眾用戶關注空間的不同，并與傳統遙感、物聯網、數碼攝影等概念進行必要辨析。

（1）政務空間與私務空間

政務空間是政府管理部門根據所賦職權，實施具體業務所涉及的空間范圍，通常具廣域、多域、跨域、疊域、混域等性質，所以需要大范圍、快速、精準、多尺度的空間信息獲取手段來進行有力支持。當前政府用戶對空間信息的需求與應用，都是主要針對或涉及政務空間，并逐步向私務空間擴展（如視頻監控）。政務空間與私務空間信息應用區別與交互如圖1所示。

圖1 政務空間與私務空間信息應用區別與交互示意圖

私務空間則是大眾用戶個人日常生活、工作涉及或關注的空間范圍，通常是個人的視域范圍；在此基礎上，再根據用戶需要向超視域范圍擴展乃至到政務空間。私務空間擴展如圖2所示。大眾空間信息應用首先應著力滿足用戶對私務空間信息的應用需求。

圖2 私務空間擴展示意圖（參照天球坐標系統）

（2）大眾遙感與傳統遙感

“大眾遙感”是傳統遙感的擴展和創新，屬于廣義遙感范疇。傳統遙感是利用航空航天等平臺搭載傳感器，以電磁波為主要介質對地球表面的物體或現象進行遠距離探測，根據獲取的數據研究電磁波與目標相互作用機理和電磁波在大氣中傳輸機理的科學技術。

“大眾遙感”著眼于圍繞大眾用戶的感知需求，以電磁波為主要介質，非接觸性獲取目標盡可能全面的觀測數據，并及時形成高可靠性評價結論。這相當于擴展我們眼睛的功能，對于視域范圍內的目標提供可見光之外光譜或高光譜觀測能力，對于視域范圍外的目標提供多尺度、多時相、多譜段、多視角、多維度觀測能力，為我們大腦的判別決策提供更豐富信息支持。

（3）大眾遙感與物聯網

“大眾遙感”與物聯網有很強關聯，也更有區別。物聯網是通過無線/有線傳感器或終端設備有效采集目標信息，并通過約定協議實現設備與設備、設備與互聯網/局域網有效連接進行信息交換和通信，從而提高設備協同工作效率、智能化管理與運行能力，以及目標感知信息的準確性和時效性。物聯網本質上是互聯網擴展而成的、倡導“萬物互聯”的一種網絡。

“大眾遙感”需要用到物聯網技術，把大眾用戶自行可獲取視域內目標遙感數據的終端、可調用的航空航天觀測資源和數據庫（包括存檔數據庫、光譜庫等）、云服務中心、超算中心、數據共享/交換服務平臺等關聯起來，以便提高獲取數據的便捷性，并確保評估結論的可靠性與時效性。但“大眾遙感”本質上是針對大眾用戶需求，提供擴展個人眼睛功能的感知和評價手段，追求的是精準識別目標品質和有效預測其時空變化規律。在極端條件下，事實上可以不依賴網絡而靠“單機”提供服務。

（4）大眾遙感與數碼攝影

基于5G手機等手持終端的“大眾遙感”本質上屬于數碼攝影，但與傳統的數碼攝影又有很多不同。一般認為，數碼攝影是指使用數字成像元件（CCD，CMOS）替代傳統膠片來記錄光學影像的技術，常用于數碼相機、智能手機等；獲取的光學影像主要用于定性展示（如照片）或分析，也有醫療影像、微觀研究高速攝影等專業性定量應用。

“大眾遙感”則主要是著力獲取目標的多光譜或高光譜影像數據，以便于進行定量分析和判別；獲取的主要是光學影像，單張照片的數據量高于傳統數碼攝影1～3個數量級；在調用可支配的觀測與數據資源后，也會獲取微波等遙感數據。“大眾遙感”將推動傳統的日用性數碼攝影與專業性的遙感融合，為大眾提供更強大、內涵豐富的攝影體驗與服務。

3.保障條件

要加速推進和順利實現“大眾遙感”，需要大眾終端、基礎設施、服務平臺、處理技術等方面的保障支持。其中，大眾終端要形成具備遙感功能的5G手機或便攜式終端，以便形成大眾易于接納和規模化使用空間信息的有效媒介。基礎設施是要充分考慮空間信息海量大數據的特性，結合5G技術形成高速數據傳輸網絡和區域云服務、計算能力（包括超算和科學技術），以及定標場、真實性檢驗場、基礎數據庫等基礎設施。服務平臺則是為了有效匯集各種需求和空間信息資源、促進數據共享與交換、統籌調度觀測和地面數據接收資源，并確保對提交數據（或指令）進行快速響應、處理和評價，而構建的帶有商業服務能力的空間信息綜合應用服務平臺。處理技術主要是針對大眾終端在各種復雜光照和拍攝條件下獲取的典型物體或現象的遙感影像，解決如何剔除雜散光干擾和各種拍攝誤差，精準提取目標的本真光譜信息，并結合特征光譜庫進行快速判別和高可靠性評價等瓶頸技術。同時，也需要解決來自大眾終端的瞬時海量數據有效接收、高速處理和成果及時分發等問題。

4.產業模式

在上述條件保障下，“大眾遙感”可以形成流量分成、用戶集聚、數據驗證、資源共享等產業模式。由于大眾用戶自行拍攝或在線調用遙感數據，很容易形成單機（手機或便攜式終端）每日GB級的數據流量，從而為流量分成產業模式提供強大保障。用戶集聚則是走類似360公司的商業模式，通過免費產品和服務吸引用戶，通過主頁導航、搜索廣告、軟件推介等方式獲取費用。數據驗證則通過提供用戶關注目標的光譜包或評價驗證服務等獲取收益，類似高德、百度等銷售導航語音包等。資源共享是共享/分享經濟的延伸，即把航空航天觀測資源和相關地面臺站、數據庫、服務平臺、數傳網絡、計算資源等作為共享內容，為大眾用戶提供便捷的低成本調用服務。

五、結束語

我國乃至全球的空間信息應用及其產業正進入全面發展階段，急需突破大眾應用市場。本文認為實現大眾空間信息應用的關鍵在于推進“大眾遙感”實施，并可望推進我國當前的信息消費從走“量”擴展向提“質”創新發展戰略轉型，推動消費級數字經濟進行產業升級，具有廣闊的發展前景。