建設“直播地球”系統，為人類***提供中國方案

編者按：楊元喜院士在《人民政協報》（2022年12月8日）發文指出：自主創新是原始創新的根基，沒有自主創新就沒有原始創。所有新跟隨式的“微創新”“模仿創新”都不是真正意義上的自主創新，也不會實現“原始創新”。當大家驚嘆于美國太空探索技術公司（SpaceX）“星鏈”計劃、“星盾”計劃的顛覆性創新,感慨人工智能的快速發展，沉浸于ChatGPT的強大作用時，常常疑問：中國科學家的顛覆性創新在哪里？難道我們只會跟在別人的后邊，循著別人指引的方向進行研究嗎？針對國際前沿難題，中國科學家如何破解？

摘要：

就***產業而言，***遙感和***通信、導航相比，***遙感規模和產值微不足道。***遙感如何進入普通人的生活，滿足全球80億人口消費級應用需求，成長為比肩***通信和導航的產業，已成為***技術和產業發展的國際性難題。本文研究了***遙感的發展及瓶頸，提出了***實時直播地球系統的理念，闡述了系統建設的重大需求和現實意義，提出了系統建設簡單建議，希望為***提出的人類***提供***遙感方面的中國方案。

人類正逐步走進太空時代，早從二十世紀五十年代末，美國、前蘇聯就圍繞窺視對方導彈發展等任務，著手發展***遙感系統。六十多年過去了，相關技術不斷完善，應用領域不斷擴大，***遙感系統對各國的軍事和經濟發揮了越來越重大的作用。但是，與***通信、導航相比，***遙感離百姓應用的最后一公里問題還沒有解決，普通老百姓日常生活還不能直接應用。***遙感還處于傳統初級階段，即，靜態的***遙感1.0時代。產業方面，和***其他領域相比，***遙感規模和產值微不足道。據美國***產業協會發布的2019年《***產業報告》，三大***產業產值共2774億美元。其中，***通信1646億美元，占59%；定位導航1091億美元，占39%；***遙感37億美元，只占1.3%。

***遙感如何進入普通人的生活，滿足全球80億人口消費級應用需求，成長為比肩***通信和導航的產業，已成為***技術和產業發展的國際性難題。解決這一難題的思路是，建設全新一代遙感系統，以技術創新突破時效性差和建設成本高的瓶頸，以模式創新促進市場繁榮，讓***遙感進入動態的2.0時代，服務全球，為人類***提供中國方案。

當今居于大數據時代，數據已成為與石油、煤炭、太陽能一樣資源。主席指出：大數據是工業社會的自由資源，誰掌握了數據，誰就掌握了主動權。IT（信息技術）在向DT（數據技術）轉型。技術方面，5G技術為大數據應用打通了通道，云計算、人工智能為大數據應用提供了工具；***方面，近期***機構改革也要成立國家數據局，大數據技術產業正在騰飛。***遙感系統作為地理空間大數據的重要組成部分，已經成為大數據產業的基礎設施。

一、全球***遙感系統的現狀及問題

遙感技術蓬勃發展，2022年9月14日，我國教育部發布新版學科專業目錄，遙感科學與技術上升成為一級學科，標志著遙感科學與技術學科建設的重大突破。從遙感***在軌數量，也可看出全球***遙感發展較快。截止到2021年4月底，全球在軌活躍遙感***960顆，美國擁有的數量排名第一，數量為442顆；其次為中國，數量215顆；第三為日本，數量為35顆；俄羅斯、印度、歐盟數量都在15顆以上。遙感數據的需求和數量呈“爆炸式”增長，用戶數量急劇增加。但是，***遙感服務于大眾的最后一公里還沒有打通，主要表現為：系統時效性差，應急響應不及時，無法滿足突發事件發生后，第一時間快速獲取現場信息的需要；缺乏大規模***星座，沒有服務全球的能力；缺乏高效的共享平臺和應用模式，大量潛在的政府、企業和大眾用戶還得不到有效的***空間信息服務；商業化、產業化發展處于初步階段。急需建設全新一代系統，讓***遙感從傳統的靜態1.0時代，進入服務全民的***遙感2.0時代。

2022年12月2日，美國太空探索技術公司（SpaceX）官網更新了最新的“星盾計劃（Starshield）”，最大特點是緊貼美軍作戰需求，將對地觀測作為主要任務之一，幫助美軍實現近乎全天候不間斷的偵察和監視，強化美軍“非對稱”偵察監視技術優勢，構建“透明”戰場，打贏未來戰爭。俄羅斯《觀點報》網站2023年2月7日報道稱，俄版“星鏈”也在積極啟動。俄拉沃奇金科研生產聯合公司將為俄軍將打造全天候***偵察系統，以提高太空偵察能力，逆轉俄太空偵察困境。

二、“直播地球”系統理念

直播地球系統：使用由1000顆成像遙感***組成的巨型***星座，將地球上發生的自然和人為活動，進行24小時全天候直播。該系統可以滿足個人、商業機構、國家經濟、國防軍事的不同需求，服務于智慧生活、智慧農業、智慧城市等領域，改變人類的生活方式和工作模式。例如：監視全球地物和目標的運動狀態，探測相關活動；監視路網車流人流動態，檢測海上和空中目標運動狀態，及時發現非法捕魚漁船或飛行器工作情況；監視污染物（海洋油污染、大氣污染等）擴散情況，進行******；檢測云的運動狀態，監視臺風的形成，進行精細氣象預報。

該系統突破時效性和建設成本兩大技術瓶頸，建成真正具備直播地球功能的新一代***遙感系統。按照任務驅動、動態重構、按需服務、智能自主的要求，充分應用地理信息系統（GIS）、人工智能（AI）、虛擬現實（VR/AR）、大數據、云計算等技術，建設以***提供的天基信息為主，融合多源信息的全球地理空間信息實時智能服務系統，提供全球、全天時、全天候的實時服務，滿足各類用戶的共性與個性化需求，服務全人類。

該系統匯集天基和地基各類信息資源，實時在線生成各類信息產品，讓***遙感數據服務像GPS一樣普及，為政府、行業和商業等領域提供數據應用和信息服務。系統增加了連續的時間維，可以記錄整個地球人類和自然活動的完整歷史，主要特點包括：

***數量劇增，從傳統星座幾顆、幾十顆增加到1000顆巨型組網；

核心技術從靜態遙感躍升為動態遙感，實現24小時連續實時觀測地球；

服務范圍從局部到全球；

應用對象從國防、政府部門到服務全民，大眾級消費；

系統建設從以***系統為核心到海量用戶云服務為核心，每顆***只是整個系統的一個傳感器探測端；

地面系統完全不同于傳統的***地面應用系統。量體裁衣，不同特點的用戶應用各自的APP，其設計參照大眾應用的***導航軟件。

運營模式從公益到完全市場化；

技術創新從跟跑、追趕到完全自主性技術引領。

三、重大需求和現實意義

隨著科學技術的發展，人類活動的范圍不斷擴展，從陸地逐步發展到海洋、空中乃至外層空間，太空已經成為事關國家安全的高邊疆，也是世界大國在科學技術、國防、經濟等領域競逐優勢的新戰場。***指出：“必須推動空間科學、空間技術、空間應用全面發展。”新一代全球***遙感系統定位于“體現國家意志，實現國家使命，代表國家水平”，為構建人類***提供“中國方案”。這既是我國搶占太空資源，占領太空高邊疆，競逐國際戰略制高點的重大機遇，也是我國航天事業做大做強，推進大眾化應用的迫切需求。

建設新一代全球***遙感系統，為構建人類***提供“中國方案”。該系統是一個全球地理空間信息系統，服務全人類，提供全球全天時全天候廣域實時服務，滿足各類用戶的共性與個性化需求。該系統具備智能化服務的功能，為人類更好地了解和管理地球提供根本性、全局性、長期性的技術保障。該系統向全球免費提供數據服務，可以拓展中國***，為***從“***”到“人類***”的戰略構想提供技術和資源保障。

建設新一代全球***遙感系統，確保國家戰略安全。當今，國家邊疆的概念在戰略上已經從陸地延伸到遠海、深空，太空已經成為事關國家戰略安全的關鍵疆域，在太空軌道上運行的各類***已成為國家的重要戰略資產和安全屏障。2015年，我國發布了《中國軍事戰略國防白皮書》，將太空列入到四項安全戰略之一。國家領土、領海和領空的安全需要全球實時天基信息的支持。要想保障我國戰略安全，首先必須掌握戰略制高點，即制信息權，勢迫切需要我國建設完善全球實時天基智能信息系統。

建設新一代全球***遙感系統，搶占太空資源和太空技術戰略制高點。近年來，太空資源已經成為大國國力競爭的前沿，太空資源的爭奪非常激烈。按照國際電聯的規則，先占先登，誰先占據，誰先注冊，誰就可以先登上，先登記，先占領。美國已經搶先占領了大量的太空資源，目前一些中小國家也參與進來，搶占太空資源。僅就美國而言，SpaceX的星鏈星座計劃準備將總計42000顆***送入近地軌道；OneWeb計劃發射648顆***。

建設新一代全球***遙感系統，打通天基遙感信息服務大眾的最后一公里。目前，從全球來看，盡管商業航天的旅程已經開啟，但是天基遙感信息只是服務于政府、國防以及企業，服務大眾的最后一公里還沒有打通，消費級應用等瓶頸問題仍未解決。目前，低成本高性能***量產能力依然有限，巨型星座部署尚未全面開啟，部分商業模式仍需市場驗證，面向天地一體化應用場景的解決方案有待普及。

建設新一代全球***遙感系統，推動形成我國天基信息商業化大眾服務格局是當前需要解決的核心問題。該系統遵循“融入人民生活，推動文明進步”的理念，采用巨型***星座和完全創新的地面設計，將是人類歷史上的第一次真正的直播地球。同時，為中國自己的數字地球提供實時數據。

四、系統建設的幾點建議

在當今的國際環境下，對于中國這樣一個具有較高航天技術水平和產業基礎，在國際和本地區擁有重大安全利益和責任的大國，發展巨型遙感***星座系統需求迫切。這既是維護國家安全、確保太空競爭優勢、占領技術制高點、提升國防和經濟社會綜合實力的國家重大戰略，也是我們為全球人類做出的重大貢獻。

時不我待，只爭朝夕。美國SPACE-X公司在商業上的巨大成功，以及其“星鏈計劃”4.2萬顆***的逐步實施，標志著一個新的航天時代的來臨。美國雄厚的技術和經濟基礎，政府部門軍隊的支持，疊加商業的靈活和金融的加持，SPACE-X這一創新的列車，已經飛馳。時間緊迫，我們必須抓住機會，只爭朝夕，盡快行動，爭取讓我們的數據和產品盡早全球應用，占據同類服務的領先位置，取得先機。

政府引導，專項推進。政府有政策引導，商業公司就會跟進，資本也會以跟進，將會形成航天工業和航天技術發展的正循環。希望國家建立專門機構，專項推進，有效統領研制建設工作。具體工作包括：開展技術、政策、***機制、商業模式等方面的研究，既能應用全球先進技術成果，又可打破現有***機制禁錮，使系統可持續良性發展；開展直播地球和***規模生產等關鍵技術研究，做出引領性、原創性的科學貢獻。

科學規劃，循序漸進。第一步，2024-2026年，投入50億元人民幣，發射100顆低軌遙感光學***，服務中國及“***”需求，在我國周邊能實現10分鐘的重訪時間。第二步，2027-2030年，投入150億元人民幣，全球組網。發射900顆遙感***，其中光學***800顆，雷達***100顆，可以準實時對全球進行觀測，直播地球，為全球提供免費數據，為全球80億人提供服務，為我國創造萬億元以上的高新技術產業，也為中國地理信息企業走出去創造平臺。

***創新，合作共贏。積極借鑒國內外商業公司（特別是SPACE-X）的成功經驗，打造一個創新性商業平臺。在政府的主導和推動下，適時調整優化產權和管理結構，創新運行模式，最終通過***融資實現自主可持續發展。