我國空間應用發(fā)展總體構想

一、前言空間應用指針對地球稠密大氣層之外的廣闊區(qū)域，利用空間資源、空間資產、空間特殊條件，在地面或空間直接和間接開展的技術、產品及服務活動的總稱。當前，國際格局、全球治理體系、科學技術發(fā)展等都在發(fā)生深刻變化，空間應用領域新熱點不斷涌現，有關空間資源的競爭日益激烈。通過通信、導航、遙感衛(wèi)星的綜合應用以及與物聯網、大數據、云計算、人工智能等新興技術進行融合，空間應用的模式及形態(tài)得以不斷豐富，推動空間資源競爭向月球、小行星甚至更遠的深空延伸?？臻g應用作為航天技術產生經濟、社會效益的最前沿，在航天強國建設過程中發(fā)揮關鍵性的支撐作用。目前，關于航天強國建設、空間應用發(fā)展的研究多注重航天運輸系統(tǒng)發(fā)展路徑、航天工業(yè)能力、航天前沿技術、空間科學探索等，鮮有研究對我國空間應用發(fā)展進行總體構思。開展空間應用的頂層發(fā)展研究具有迫切性。本文主要探討兩類空間應用：既有的通信、導航、遙感衛(wèi)星應用，側重信息的應用與增值；以資源利用為代表的未來新型應用，涉及領域拓展，如空間站開發(fā)、太空旅游、在軌服務、外星球采礦、太空制造等。針對于此，疏理空間應用的國際國內發(fā)展態(tài)勢，分析航天強國建設需求，辨識空間應用面臨的挑戰(zhàn)，構思空間應用的總體發(fā)展思路、重點發(fā)展方向，以期為航天強國建設、空間應用綜合研究提供參考。二、空間應用的國際發(fā)展態(tài)勢（一）傳統(tǒng)空間應用與衛(wèi)星互聯網融合發(fā)展趨勢明顯以空間信息服務為代表的傳統(tǒng)空間應用與衛(wèi)星互聯網融合，提供“云+端”的高效精準服務。近年來，以亞馬遜公司、微軟公司為代表的傳統(tǒng)信息技術企業(yè)，同以SpaceX為代表的新興衛(wèi)星互聯網企業(yè)融合，推出了面向空間信息傳輸、存儲、挖掘、利用的云服務，以降低衛(wèi)星運營成本，提升空間信息價值，帶來新的增長點。2020年1月，銥星通信公司發(fā)布了與亞馬遜云科技公司（AWS）合作開發(fā)的CloudConnect服務，將Iridium網絡全球覆蓋的優(yōu)勢與AWS支持的基礎架構和服務廣度相結合，使用戶可以減少工程時間，降低運營成本。2020年9月，微軟公司宣布與國際通信衛(wèi)星公司（INTELSAT）、歐洲衛(wèi)星公司（SESGlobal）、國際海事衛(wèi)星組織（Inmarsat）和美國衛(wèi)訊公司（Viasat）等衛(wèi)星運營商建立合作伙伴關系，將遠程客戶直接連接到其光纖鏈接數據中心的Azure云網絡，通過與通信衛(wèi)星運營商合作，可以使用寬帶衛(wèi)星更有效地接入云服務，吸引更多的潛在客戶。此外，云服務公司還面向商業(yè)遙感衛(wèi)星運營公司推出了空間信息運維云服務，如全球最大的商業(yè)遙感衛(wèi)星公司美國數字地球公司（DigitalGlobe）在2017年已有350多位開發(fā)人員在地理空間大數據平臺（GBDX）上構建新的應用程序和機器學習算法，希望從大量圖像中提取關鍵信息，以更好地降低成本、拓展用戶范圍、提升圖像價值。（二）空間應用產業(yè)不斷壯大，空間信息服務仍是主要支柱利用太空高遠位置優(yōu)勢，提供通信、導航、遙感等信息服務，仍是當前空間應用產業(yè)的主要業(yè)態(tài)。2021年，全球太空經濟總額為3700億美元，包括公共部門和私營部門活動所產生的價值。從商業(yè)航天價值鏈來看，衛(wèi)星制造、發(fā)射服務、衛(wèi)星服務商、用戶終端以及地面設備、衛(wèi)星運營，2021年產生的經濟總值分別為57億美元、26億美元、2120億美元、730億美元、22億美元、132億美元。其中大部分增長來自于衛(wèi)星服務商，占比達全球太空經濟總額的57.3%，相比2016年增長了21.14%。在美國的太空經濟細分產業(yè)結構中，信息、制造、政府采購、批發(fā)貿易4個行業(yè)的占比較大，規(guī)模均在300億美元以上，最大的信息業(yè)為600億美元；其他規(guī)模較小的細分行業(yè)包括專業(yè)服務、零售、教育服務、運輸及倉儲、建筑、保險金融和地產、文娛、健身、農林漁礦等。由此可見，空間信息服務在規(guī)模上占太空經濟總額的比重超過1/2。隨著信息技術的發(fā)展，空間應用的深度和廣度也將不斷擴展，預計2030年衛(wèi)星服務商的經濟總額可達3490億美元?？臻g信息服務發(fā)展態(tài)勢穩(wěn)健，在未來相當長一段時間內仍是空間應用產業(yè)的支柱。

（三）新型空間應用已經起步，模式靈活且前景可期隨著航天技術的發(fā)展，人類進入太空變得可實現，在軌服務、太空旅游等新型空間應用加速涌現。①

航天器在軌服務是新穎的空間應用方向，通過人、機器人（或類機器人衛(wèi)星）或兩者協同來完成航天器壽命延長、航天器執(zhí)行任務能力提升等空間操作，主要包括在軌裝配、在軌維護、后勤支持、在軌加注、在軌模塊更換、空間碎片清理等內容。例如，諾格公司已成功提供兩次衛(wèi)星在軌服務，為衛(wèi)星延壽和功能升級帶來了更多靈活性。②

空間站拓展了空間應用范圍，助力現代科學研究?？臻g站利用太空獨特的高真空、高微重力等特點，可以得到地面科學研究難以獲得的結果，因此，各國都逐漸明確以科學應用研究作為載人空間站的一項主要任務。目前，空間站科研應用已經涉及對地觀測、材料科學、生物醫(yī)學和航天技術驗證等多個領域。③

太空旅游引發(fā)新的消費需求。隨著載人航天技術的不斷成熟、空間環(huán)境下人類的生存保障能力不斷提高，空間旅游逐漸成為現實。2021年，美國維珍銀河公司和藍色起源公司分別開展了亞軌道太空旅行試驗，于太空邊緣在失重狀態(tài)下持續(xù)約3min以欣賞太空美景，受到了廣泛關注。④

小行星采礦成為近期最有價值的太空探索目標之一。初步探測表明，小行星可能蘊藏著豐富的燃油和貴重金屬等礦產資源，如直徑約2.5km的3554號小行星可能蘊藏著價值超過20萬億美元的鉑和其他金屬礦藏。航天技術的不斷進步使小行星采礦的可行性越來越高，已有美國的行星資源公司、深空工業(yè)公司等商業(yè)航天公司開展業(yè)務布局。三、我國空間應用的發(fā)展形勢（一）發(fā)展現狀我國綜合利用不同星座、不同系列的衛(wèi)星和數據資源，構建了多領域衛(wèi)星綜合應用體系，實現了多源信息的持續(xù)獲取和綜合應用，不斷提升了跨領域資源共享與信息綜合服務能力。1.服務國家戰(zhàn)略與行業(yè)發(fā)展在美麗中國建設方面，基于定量化、精細化的遙感調查產品，實現了國家級、省級自然保護區(qū)動態(tài)變化定期監(jiān)測，完成了全國生態(tài)狀況變化調查與評估；實現了“三湖”水華遙感動態(tài)監(jiān)測；實現了全國秸稈焚燒火點、重點區(qū)域灰霾的遙感動態(tài)監(jiān)測；開展了土壤污染重點企業(yè)篩選及空間位置遙感核實。在海洋強國建設方面，衛(wèi)星遙感成為獲取全球范圍、高頻次、高時效海洋觀測信息的重要手段，可以提供海洋光學遙感產品、海洋動力環(huán)境產品、海上目標監(jiān)視監(jiān)測產品等，推動了我國在海洋探測、海洋應用、海洋環(huán)境保護等方面的發(fā)展。衛(wèi)星通信在近海、遠洋運輸方面獲得廣泛應用，在一些航線和區(qū)域的輪船上實現了基于高通量衛(wèi)星的寬帶網絡接入。在網絡強國建設方面，高軌寬帶通信衛(wèi)星可以提供航空機載、海上船載等移動體互聯網接入業(yè)務，具體應用涉及入網飛機和船舶等端站已超過5000個，向云南、甘肅、四川等省開展遠程教育試點等，成為消除數字鴻溝、填補“信息孤島”必不可少的手段。在區(qū)域協同發(fā)展方面，利用國產衛(wèi)星遙感數據，開展了京津冀地區(qū)的自然資源本底調查，為京津冀協同發(fā)展宏觀決策和規(guī)劃編制提供了重要的支撐服務；通過互聯網抓取、計算機智能提取、目視解譯判讀等方法，分析了長江經濟帶石油化工等企業(yè)的空間分布，為長江經濟帶國土空間規(guī)劃編制提供了基礎數據參考；查明了雄安新區(qū)耕地、林地、地表水等因子的面積和分布情況，并開展變化監(jiān)測，推動雄安新區(qū)規(guī)劃建設。在行業(yè)應用方面，衛(wèi)星遙感應用業(yè)務范圍不斷擴大。目前，遙感衛(wèi)星數據已在土地、礦產、海洋、測繪和林業(yè)等500余項業(yè)務中得到應用。具體來看，在數據覆蓋方面，全國以年度、季度性覆蓋為主，部分區(qū)域達到月度覆蓋；在數據類型方面，應用了光學、雷達、高光譜、激光等多種數據；在產品類型方面，應用了傳感器校正產品、正射糾正產品、融合鑲嵌產品、信息解譯產品、行業(yè)性專題產品等類型。衛(wèi)星應用的社會服務能力達到了新的高度。2.空間應用技術不斷取得進步通過建設在軌衛(wèi)星檢校場、數據分發(fā)共享平臺等基礎服務平臺以及突破小型化、集成化導航芯片等技術，我國空間應用技術不斷取得進步，已初步具備全球空間信息服務能力。我國已形成了基于專線、電子政務網和互聯網“三網合一”的不同層次、多類用戶的數據分發(fā)體系。同時，國家航天局主導設立了中國國家航天局高分衛(wèi)星16m數據共享服務平臺（CNSA-GEO平臺），支持海量數據處理和全球用戶同時在線訪問和下載。此外，商業(yè)航天公司利用云計算虛擬化技術，開發(fā)了集數據檢索/分發(fā)、在線處理、產品分享為一體的綜合遙感信息服務平臺，用戶可以通過網絡以按需和易擴展的方式獲得所需的數據、產品和服務。在軌衛(wèi)星校正場已覆蓋可見光、紅外、激光雷達、微波遙感等多種衛(wèi)星，每年開展在軌衛(wèi)星的業(yè)務化定標試驗，結合交叉定標試驗，定期更新與發(fā)布各類在軌衛(wèi)星的定標系數。我國陸續(xù)建成絕對輻射校正場、熱紅外定標場、合成孔徑雷達衛(wèi)星定標場、固定靶標場、數字化幾何檢校場、低緯度定標場等定標場網設施，初步實現了業(yè)務化定標能力，為遙感衛(wèi)星的定量化應用提供了基礎支撐。隨著全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）產品市場需求的快速增長，導航芯片小型化、低功耗趨勢已日趨明顯，集成多媒體和通信功能系統(tǒng)級芯片（SoC）成為重要的技術發(fā)展方向。目前的基帶芯片技術發(fā)展正由全球定位系統(tǒng)（GPS）單系統(tǒng)向GPS+格洛納斯（GLONASS）+北斗+伽利略（GALILEO）多系統(tǒng)融合應用發(fā)展，向低功耗、小型化、高集成度方向發(fā)展；芯片工藝從180nm到55nm再到22nm，芯片體積更小、功耗更低，逐步集成其他芯片的功能和應用。2020年9月推出了“北斗+第五代移動通信（5G）”的行業(yè)應用全新解決方案，利用5G技術使原有的時空信息服務具備了高帶寬、低延時、高安全性能力，解決了行業(yè)用戶的應用需求。2020年12月，新一代支持北斗三號新信號的22nm北斗/GNSS芯片FirebirdII發(fā)布，體積更小、功耗更低、精度更高。3.培育壯大新模式和新業(yè)態(tài)隨著載人航天工程、探月工程等國家重大工程的推進，目前已有2000多項航天技術成果實現了應該轉化，具備了太空資源開發(fā)能力，推動了太空育種、太空制藥、太空材料等新模式和新業(yè)態(tài)的發(fā)展，取得了引人矚目的產業(yè)化成效，受到政府、企業(yè)與投資者的關注。太空育種可以使農作物產量提高8%~20%，水稻蛋白質含量提高8%~12%，青椒的維生素C含量提高15%~20%，抗旱、抗?jié)场⒖共∧芰γ黠@增強。部分太空育種作物已開始大面積推廣，為促進農業(yè)產業(yè)結構調整、增加農民收入和保障食物安全做出了積極貢獻。2019年，我國第一家致力于太空資源開采和利用的商業(yè)公司起源太空（南京）科技有限公司成立，致力于通過“找礦?探礦?落礦?采礦?返回”5個階段，開發(fā)利用小行星上豐富的太空礦產資源以及水資源，為人類未來在太空的活動提供物質支持，減輕地球資源開采壓力，保護人類的生存環(huán)境，拓展人類文明的疆界。未來我國將培育發(fā)展太空旅游、太空生物制藥、空間碎片清除、空間試驗服務等太空經濟新業(yè)態(tài)，提升航天產業(yè)規(guī)模效益。4.空間應用產業(yè)規(guī)模擴大且勢頭良好隨著國家民用空間基礎設施建設、北斗衛(wèi)星導航衛(wèi)星系統(tǒng)開通，以空間信息為主的產業(yè)鏈逐漸形成，成為國家經濟發(fā)展的“助推器”“倍增器”。2021年，我國衛(wèi)星導航與位置服務產業(yè)總產值為4690億元，較2020年增長16.29%。2016—2020年，我國遙感衛(wèi)星市場規(guī)模整體呈現上升趨勢，其中2016年市場規(guī)模為63億元，2019年為88億元，2020年為102億元。我國衛(wèi)星通信產業(yè)經過多年的發(fā)展，形成以大型國有企業(yè)和科研院所為主、民營企業(yè)及初創(chuàng)公司為輔的衛(wèi)星通信產業(yè)格局。2021年4月中國衛(wèi)星網絡集團有限公司成立，標志著我國在構建低軌衛(wèi)星通信網絡方面邁出了堅實步伐，將加快低軌衛(wèi)星通信產業(yè)發(fā)展。（二）需求分析

1.空間應用是航天強國建設的重要內容之一隨著兩彈一星、載人航天、月球探測等工程實施，以通信、導航、遙感衛(wèi)星為主體的空間基礎設施體系基本建成，在軌衛(wèi)星資源超過400顆；我國空間技術、空間應用、空間科學蓬勃發(fā)展，正在向航天強國前列邁進。面向未來，空間應用理應為國民經濟發(fā)展做出更大貢獻，為富民強軍以及國家提升生產方式、生活方式、治理方式提供更大支撐。需要著力破解發(fā)展中存在的數據開放共享、天地一體化設計和應用等深層次問題，改進一系列政策和體制機制，拓展空間應用發(fā)展通道，為航天強國建設提供關鍵支撐。2.空間應用在應對全球氣候變化方面更好發(fā)揮優(yōu)勢氣候變化作為典型的全球尺度環(huán)境問題，具有全球公共物品的屬性，對全球陸地、海洋生態(tài)系統(tǒng)以及生物多樣性構成明顯的負面和潛在影響，引發(fā)了各種生態(tài)環(huán)境問題。近年來，以高熱、干旱、暴雨為代表的極端天氣、氣候、環(huán)境變化等問題日益突出，為空間系統(tǒng)從全球視角解決這些問題提供了機遇。地球觀測與地理空間信息是支持《聯合國2030年可持續(xù)發(fā)展議程》《聯合國氣候變化框架公約》的重要手段，是人類應對全球問題的關鍵技術?？臻g系統(tǒng)通過長時間、大視角、多要素的監(jiān)測，可積累大氣及海洋中的CO2、CO、CH4等變化數據，支撐氣候變化，碳達峰、碳中和（“雙碳”）等全球性問題研究。我國“雙碳”目標的實現，亟需充分發(fā)揮空間應用優(yōu)勢，增強“碳數據”話語權。3.新時期國家戰(zhàn)略部署與實現需要空間應用發(fā)揮更大作用航天事業(yè)發(fā)展是國家戰(zhàn)略的重要組成部分，宜將航天事業(yè)置于國家發(fā)展頂層進行設計和部署。為落實國家相關戰(zhàn)略，需要完善空間基礎設施，推進衛(wèi)星遙感、衛(wèi)星通信、導航與位置服務等技術的開發(fā)應用，完善空間應用創(chuàng)新鏈和產業(yè)鏈。建設“一帶一路”空間信息走廊，推動沿線國家在防災減災、氣象觀測、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、交通、科學研究等領域的國際合作，需要以在軌和規(guī)劃中的衛(wèi)星資源為基礎，為“一帶一路”建設提供數據產品和通信、導航定位服務。國家適應氣候變化戰(zhàn)略，需要空間應用的不同遙感觀測手段，測算人類活動產生的CO2，支撐相關政策措施的評估，提高全球變化方面的研究能力。海洋強國戰(zhàn)略對海上目標監(jiān)視、海洋環(huán)境監(jiān)測、海洋災害監(jiān)測、海岸帶遙感監(jiān)測等方面提出更高的需求。交通強國戰(zhàn)略對高精度、多類型遙感數據，高精度位置服務提出新要求，以支持交通基礎設施布局、運輸服務便捷經濟等。4.迎接產業(yè)變革需要空間應用創(chuàng)新融合目前，空間應用場景與行業(yè)業(yè)務深入融合，各類天基、空基信息網絡與地面網絡進一步融合，各類空間信息數據與行業(yè)業(yè)務數據進一步融合，同時空間信息數據的處理通過大數據、云計算、人工智能等高新技術進一步賦能。面向行業(yè)用戶需求和“通導遙”衛(wèi)星綜合應用，衛(wèi)星與物聯網、大數據、云計算、人工智能等高新技術的綜合應用豐富了空間應用的模式，天空地一體化的衛(wèi)星綜合應用解決方案成為行業(yè)衛(wèi)星應用的主流模式。為迎接新的產業(yè)變革，打造形成空間應用服務智能型社會成為空間應用創(chuàng)新的重要需求。借助無縫實時、高速可靠、精準高效的衛(wèi)星應用空間信息系統(tǒng)，開展行業(yè)應用和信息系統(tǒng)集成，做到空間應用全方位地服務于大眾和空間信息產業(yè)發(fā)展的需求。支撐國家經濟社會高質量發(fā)展，實現空間應用服務于第一、第二、第三產業(yè)提質增效升級，推動國家數字經濟轉型。（三）面臨的挑戰(zhàn)

1.技術創(chuàng)新不足，與先進國家存在差距目前，我國空間應用技術雖已取得重大突破，但與先進國家的技術相比，還存在一定差距，同時，仍面臨技術創(chuàng)新動力不足，技術創(chuàng)新應用不強等挑戰(zhàn)。我國的遙感衛(wèi)星影像在清晰度、一致性、穩(wěn)定性方面比國外優(yōu)秀的遙感衛(wèi)星影像存在一定差距，尚不具備在軌直接生成目標圖像和位置信息的能力。衛(wèi)星通信高頻芯片、天線技術急需突破，導航應用射頻芯片技術與國際主流射頻芯片技術存在一定的差距，如SoC解決方案尚不成熟，未實現導航射頻芯片千萬級用戶規(guī)模。在衛(wèi)星通信網絡服務和小型衛(wèi)星地面站（VSAT）領域，未出現有國際影響力的品牌，雖然近年來有部分民營企業(yè)成長迅速，但無論從技術能力還是企業(yè)規(guī)模、企業(yè)影響力等方面都無法同吉菜特公司（GLIT）、休斯公司等著名跨國企業(yè)競爭。2.基礎數據庫與標準建設薄弱，未受應有重視我國的高光譜遙感、微波遙感等起步較早，與國際同步，但缺乏光譜庫、目標特征庫等基礎數據的長期積累，導致我國大量積累的歷史存檔數據利用率極低，難以發(fā)掘出應用潛能和發(fā)揮應用效益。目前，我國建設了部分應用數據庫，但相對分散，尚未發(fā)揮出聯合應用、大數據多維處理的優(yōu)勢。我國空間應用標準體系建設不夠完備，衛(wèi)星應用標準尚未與云計算等技術標準有機銜接，地理空間數據和信息處理資源尚未進行集成應用。衛(wèi)星系統(tǒng)接入標準較為零散，缺乏系統(tǒng)性，不能覆蓋整個星地信息鏈路。3.空間應用體系設計理念不足，天、地、用未形成閉環(huán)我國的空間應用在空間段、地面段和應用段存在的不銜接、不匹配、不同步問題比較突出?？臻g基礎設施缺少頂層設計與體系設計環(huán)節(jié)，未形成天地一體化的、體系效能性的衛(wèi)星應用理念。星地一體化協同運行能力也有待增強，地面和應用的統(tǒng)籌需要進一步提升。此外，由于存在用戶方行業(yè)專家在體系設計中的參與度不高，缺乏從需求到指標的科學研究方法等問題，導致空間應用的效能無法充分發(fā)揮。4.國際競爭力不足，國際市場占有率較低我國在空間應用國際市場方面長期處于被動追趕的位置，被排擠在國際主流消費市場之外。我國空間應用的國際商業(yè)化服務能力不足，迫切需要從戰(zhàn)略定位、技術研發(fā)、盈利模式、客戶組成、融資方式等角度，探索具有中國特色的空間應用商業(yè)化發(fā)展道路，提高國際市場份額和占有率。四、我國空間應用的總體發(fā)展思路（一）發(fā)展思路瞄準世界科技前沿，把握國際發(fā)展趨勢，抓牢關鍵環(huán)節(jié)，以不斷創(chuàng)新、直面問題的理念，妥善處理規(guī)模與水平、公益與商業(yè)、近期與遠期的關系；堅持服務重大需求、服務百姓生活，協調頂層規(guī)劃、衛(wèi)星研制、空間應用等各方力量，完善創(chuàng)新鏈、產業(yè)鏈、服務鏈，形成快速閉環(huán)迭代，推進技術進步與政策完善，天、地、用互動發(fā)展，標準統(tǒng)一、協調健康的空間應用新格局。一是聚焦提升創(chuàng)新能力。針對技術短板、能力空白點、“卡脖子”環(huán)節(jié)，推動地面接收、數據處理、芯片設計與制造等技術的不斷進步，布局重點技術方向，鼓勵數據反演模型、空間應用軟件、新型平臺軟件等不斷提高技術水平。實施重點領域體系化攻關，加速模式創(chuàng)新、機制創(chuàng)新與技術創(chuàng)新，構建協同聯動、自主可控的空間應用產業(yè)創(chuàng)新體系。二是筑牢應用產業(yè)基礎。綜合利用財政資金與社會資本，強化空間應用基礎資源庫、定標數據庫、模塊化組件等應用產業(yè)發(fā)展基礎。重視產業(yè)基礎積累，加強“產學研用”多方力量互動，促進有效供給與銜接。著眼空間應用上游、中游、下游全產業(yè)鏈，全面提升空間應用產品與服務，推動全產業(yè)鏈優(yōu)化升級，引導產業(yè)走向中高端。三是完善產業(yè)生態(tài)環(huán)境。結合國家“碳中和”、數字中國、美麗中國、海洋強國、交通強國等戰(zhàn)略，以標志性空間應用工程為引領，設計適合中國特色的數據政策、產品與服務標準、技術轉移轉化機制、投資融資機制等，重視智力貢獻與軟件價值，營造軟硬并重、天地并進、服務共贏、內外互補的產業(yè)生態(tài)環(huán)境。推進空間應用特色化、品牌化、高端化發(fā)展，引導天、地、用協調發(fā)展。四是針對短板分頭施策。針對我國空間應用領域在空間數據資源共享、國產遙感基礎數據處理軟件、衛(wèi)星寬帶通信、導航應用芯片研發(fā)對應急應用層面支持不足等短板問題，開展分頭施策，通過集智攻關關鍵技術，布局一批重大工程，同時在法律政策、體制機制、人才隊伍、資金投入、市場準入等方面進行全方位改進，采取綜合措施，形成一體合力，提高我國空間應用領域的綜合發(fā)展水平。（二）發(fā)展目標空間應用創(chuàng)新體系基本形成，技術不斷突破，空間應用深度融入人類生活，空間開發(fā)成果普惠民生，技術能力、創(chuàng)新能力、產業(yè)規(guī)模和世界影響力進入國際第一梯隊。到2030年，空間應用規(guī)?；l(fā)展，成為經濟社會轉型發(fā)展的重要支撐；我國代表性空間應用企業(yè)在國際市場上的份額、品牌影響力進入世界航天強國前列，國際影響力排名達到前列，空間應用產業(yè)規(guī)模日趨擴大。到2045年，空間應用領域更加廣泛、新業(yè)態(tài)不斷涌現，形成以空間站應用、小行星采礦為核心的新型企業(yè)和產業(yè)形態(tài)，空間應用效益極大增強，成為經濟社會發(fā)展的骨干力量；航天技術、空間應用與傳統(tǒng)產業(yè)全面融合，帶動效應顯著，成為推動我國經濟社會發(fā)展的重要力量；能夠為治理能力和治理體系現代化提供重要支撐，為構建人類命運共同體提供多種服務和產品。（三）頂層體系從應用服務全局的角度來看，思考影響服務水平、能力、規(guī)模的各項要素及要素之間的關系，為提升整體能力、突出重點難點、把控發(fā)展方向提供參考和支撐。為提供更好的服務，本文構建了面向航天強國建設的空間應用頂層體系（見圖1）。該體系由空間段、地面段、應用服務段3類設施構成，各司其責，相互配合，在技術指標、標準規(guī)范、作業(yè)模式等方面相互匹配、相互協調。圖1面向航天強國建設的空間應用頂層體系構成應用服務段可以細分為5個層次。第1層是物理層，包括芯片設計制造、通信天線、OEM板卡等，為應用技術、應用服務提供基礎支撐。第2層是數據層，包括基礎數據庫、共享數據中心、數據標準、接口協議等，為空間應用提供相應的數據資源和數據傳輸協議。第3層是保障層，包括幾何定標、輻射定標、信息提取、智能解譯、目標分類等技術，為空間應用提供重要的保障手段。第4層是平臺層，該層是空間應用服務體系的核心，即空間應用服務是通過該層的服務平臺來對外提供的，服務平臺包括地理信息系統(tǒng)（GIS）平臺、消費終端平臺、數據處理平臺等。第5層是應用層，由公益應用、商業(yè)應用、新型應用組成。公益服務和商業(yè)服務主要指通信、導航、遙感衛(wèi)星應用，注重信息產生、傳輸、增值，其中公益服務主要服務于人類、國家發(fā)展、社會進步，不產生直接經濟效益；商業(yè)服務產生利潤，以獲得直接經濟效益為出發(fā)點；新型應用服務以資源利用為代表，主要瞄準未來應用拓展。五、我國空間應用的重點發(fā)展方向（一）支持“雙碳”目標的天地一體監(jiān)測體系衛(wèi)星遙感具有監(jiān)測范圍廣、能夠動態(tài)監(jiān)測污染源和傳輸過程等優(yōu)勢，彌補了傳統(tǒng)地面站點空間分布和數量的限制，還可以對國內陸地、森林、海洋以及大氣的碳源、碳匯情況進行全球監(jiān)測和比對，對增強國際話語權、數據主導權意義重大。我國天基碳監(jiān)測體系架構如圖2所示。圖2支持“雙碳”戰(zhàn)略的天地一體監(jiān)測體系示意圖在空間段，采用高、低軌道部署碳檢測體系，包含被動探測、激光探測和微波探測3類載荷，共同形成我國完善的碳源、碳匯監(jiān)測體系。低軌衛(wèi)星可以獲取全球尺度、高精度觀測數據，高軌系統(tǒng)可以獲取我國重點省區(qū)、重點企業(yè)、高時效觀測數據。地面段利用現有的地面站點以及各省市的鐵塔資源，在每個站點配置基本氣象儀器、氣溶膠觀測設備以及高光譜相機或激光雷達，覆蓋全國每個省份，并根據碳監(jiān)測需要，升級定標場設施。采集所有地面站點觀測數據，一是利用地面高精度測量數據，用以校準天基觀測數據；二是聯合天基數據，一起進行數據同化處理，形成一套統(tǒng)一的“碳中和”評估產品體系。應用段重點解決兩類問題，一是關鍵參數反演計算，包括CO2、CO、CH4等濃度參數以及廓線、通量等參數，具備全球尺度、高精度、長時間跨度連續(xù)等特點。二是全球碳同化數據計算。地面CO2濃度觀測數據的精度較高，但是站點有限，數據的稀疏性限制了全球碳同化系統(tǒng)的空間分辨率和結果的可靠性，因此建設基于多源衛(wèi)星遙感的全球碳同化數據處理系統(tǒng)，聯合同化衛(wèi)星和地面大氣CO2濃度、站點通量數據、遙感地表參數等數據，定量揭示全球陸地生態(tài)系統(tǒng)和重點區(qū)域人為源碳通量時空格局，為我國更好地實現“雙碳”目標提供科學支撐。（二）共性數據產品生產及應用評價工程為全面提升空間信息服務的廣度和精度，推動全產業(yè)鏈優(yōu)化升級，推出共性數據產品生產及應用評價工程（見圖3）。建立以標準數據產品、共性信息產品、專題產品為基礎的三級遙感產品體系，并定期發(fā)布評估報告，促進行業(yè)應用和科研應用。建立統(tǒng)一的數據、產品標準，確保遙感數據產品被正確表示和解釋，方便數據產品的共享和使用。通過共性數據產品云服務平臺，為不同類別的用戶提供數據產品，并完成最終評價。圖3共性數據產品生產及應用評價工程示意圖標準數據產品是指遙感衛(wèi)星設計部門能夠依據數據屬性和精度要求，結合載荷設計水平與集成制造能力轉換為可用于進一步分析的數據產品。標準數據產品也是遙感數據共享的基本產品，可以降低遙感數據的使用門檻，讓開發(fā)者專注于分析算法的研究。共性信息產品是在標準數據產品基礎上，經幾何、輻射等校正和對齊處理后，能夠直接反映地表對象時空狀態(tài)及電磁波性質的新的信息產品，可以進一步分析和提取應用所需的其他屬性、狀態(tài)、行為、過程等信息。專題產品的數據屬性包括共性產品名稱、時空細節(jié)（空間分辨率、時間分辨率、垂直分辨率、形變分辨率、天頂角變化范圍）、電磁波性質（輻射精度、反射精度、光譜范圍、譜段間隔精度、譜段位置精度等）；專題產品的對象屬性主要描述共性產品所處的范疇，包括產品類型、產品性質、空間分辨率等級、時間分辨率等級、光譜分辨率等級等。數據產品共享云服務平臺按照統(tǒng)一管理、分級授權接收處理分發(fā)的模式運行，提供標準產品以及定標等服務，支持開展應用示范與推廣工作，促進我國自主信息有效、廣泛、大批量的業(yè)務化和科研、教育應用。云服務平臺在數據共享的基礎上，還可以為國家對地觀測應用提供技術支撐（如算法、輔助數據庫、知識庫、信息產品、軟件系統(tǒng)、服務等）。（三）黃河流域與青藏高原生態(tài)應用工程實施黃河流域與青藏高原生態(tài)保護應用工程（見圖4），充分發(fā)揮已有國產衛(wèi)星效能，以遙感衛(wèi)星應用為主，綜合應用通信、導航、遙感衛(wèi)星，結合無人機、物聯網、大數據、人工智能等裝備和技術，建立天空地一體化生態(tài)環(huán)境監(jiān)測體系，在國土空間規(guī)劃、生態(tài)狀況調查、國家公園建設、山水林田湖草生態(tài)修復、荒漠化治理、自然災害及氣候變化等方面開展調查、監(jiān)測、預警、評估等業(yè)務應用，為黃河流域與青藏高原生態(tài)保護提供技術手段和數據支撐。圖4黃河流域與青藏高原生態(tài)應用工程示意圖開展國土空間和生態(tài)狀態(tài)遙感調查評估。對黃河流域和青藏高原資源環(huán)境承載能力及國土開發(fā)適宜性進行調查評價，支撐國土空間規(guī)劃和用途管控。定期開展生態(tài)狀況調查評估，全面掌握黃河流域和青藏高原生態(tài)本底，及時跟蹤監(jiān)測動態(tài)變化，尤其是生態(tài)脆弱區(qū)生態(tài)保護紅線內功能面積變化狀況、功能變化狀況和性質變化狀況，支撐生態(tài)保護紅線監(jiān)管。開展以國家公園為代表的自然保護地天空地一體化生態(tài)環(huán)境監(jiān)測體系建設。對三江源國家公園、祁連山國家公園、藏西北羌塘高原、藏東南高原等自然保護地，綜合應用衛(wèi)星遙感+無人機遙感+地面?zhèn)鞲衅鞅O(jiān)測、北斗衛(wèi)星導航定位、衛(wèi)星通信傳輸以及時空大數據挖掘等空間信息技術，建立天空地一體化生態(tài)環(huán)境監(jiān)測和廣域衛(wèi)星通信傳輸體系；建成自然保護區(qū)人類活動與生態(tài)系統(tǒng)基準和生態(tài)大數據平臺，支撐國家公園等自然保護地建設規(guī)劃、自然資源管理、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測等業(yè)務。（四）常態(tài)化航天育種、制藥、材料制造示范工程在成熟的返回式衛(wèi)星技術和載人航天基礎上，采用技術和管理方法降低研制成本，探索實現衛(wèi)星研制經費由國家計劃向商業(yè)市場拓展、產業(yè)模式由衛(wèi)星制造向全產業(yè)鏈發(fā)展，形成新的商業(yè)航天模式。在初期運行階段，充分挖掘空間微重力、空間育種等對于返回式衛(wèi)星搭載的旺盛需求，通過收取載荷的搭載費用來支持衛(wèi)星和大系統(tǒng)的研制成本，獲取商業(yè)價值，同時培育返回式衛(wèi)星應用市場。隨著技術和市場的進一步成熟，形成完備的可重復使用的高水平微重力實驗衛(wèi)星平臺型譜，建立低成本、高效益的天地一體科技產業(yè)孵化器，建立產業(yè)交叉的紐帶，為農業(yè)育種、制藥、材料、能源、文化創(chuàng)意以及空間科學實驗、空間技術試驗等相關產業(yè)提供高水平、低成本、常態(tài)便捷的商業(yè)化空間平臺，全力打造高效專業(yè)的商業(yè)運營體系，構建產業(yè)鏈。（五）在軌商業(yè)服務示范面向人類空間活動保障與空間系統(tǒng)維護，構建完善的商業(yè)化空間碎監(jiān)測清理、在軌服務能力。根據用戶需求，可提供對全天域多尺度空間碎片的“準實時監(jiān)測、多手段清除”服務；在低軌、高軌、有限深空建成三大典型在軌服務基地，其中低軌服務基地具備向低軌航天器提供精細在軌維修與服務的能力、具備大型空間結構在軌組裝的能力，高軌服務基地具備向靜止軌道衛(wèi)星提供全面商業(yè)化的維修、補給和重構利用的能力。（六）太空采礦工程形成針對地外礦產資源、軌道資源、太陽資源等太空資源的勘探、采集、分析和利用能力，結合空間科學與技術、采礦學、行星學、地質工程等理論方法，采用資源勘探、無人開采、智能分選和原位利用等技術手段，形成具有高度自主化，集“勘、探、采、檢、用”為一體的輕質、高效、低耗等智能裝備為主體的先進制造系統(tǒng)，具備太空資源的高效采集與利用能力，為揭示地外天體的演化、生命起源之謎、合理高效地利用太空提供支撐，為人類的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎。六、我國空間應用發(fā)展建議（一）完善政策法規(guī)，推動法治航天建設一是加快頂層立法，推動法治航天建設。目前我國在航天立法領域尚處于空白狀態(tài)，現有規(guī)范性文件無法滿足我國履行國際條約義務、保障國家安全、規(guī)范商業(yè)航天活動等方面的需要。此外，為了在未來的空間應用國際市場中占有一席之地，如太空礦物資源開采和太空旅游等新型商業(yè)航天活動，并保護本國利益，我國應在未來地外星球資源利用、小行星采礦等方面加快立法腳步，積極參與國際相關立法。從法律上，允許和支持我國企業(yè)投入資本、技術、人力開展研究與工程探索，占據地外星球資源利用的先機。二是強化已有政策落地，完善和升級不適應現代要求的政策。建議高度重視政策的及時性、完善性、落地性。監(jiān)督和落實國產遙感衛(wèi)星數據使用、管理、共享、分發(fā)服務和銷售政策，完善高分辨率數據的降/解密政策，合理分配高分辨率商業(yè)遙感衛(wèi)星的快門控制權；鼓勵國產衛(wèi)星應用技術及軟件的市場化開發(fā)，提升國產衛(wèi)星數據及應用技術的產業(yè)化效益；完善國外衛(wèi)星數據市場準入制度；政府行政管理和社會公益性信息服務、教育、宣傳等領域使用的基礎遙感圖件和信息產品，應優(yōu)先使用國產衛(wèi)星數據。三是制定相關制度，明確太空資產的責任主體。建立商業(yè)遙感衛(wèi)星制造、運行、應用的國家許可證制度，從衛(wèi)星的規(guī)劃、立項、研制、運行等方面進行有效管理，明確研制、運行衛(wèi)星的主體資格，明確研制及運行衛(wèi)星的權利和義務以及其他相關許可要求，規(guī)范相關活動的有序開展，鼓勵我國商業(yè)航天規(guī)模不斷擴大、產業(yè)不斷壯大。鼓勵企業(yè)打造具有國際影響力的品牌，提升世界市場占有率。（二）轉變發(fā)展理念，推進天、地、用一體化一是強化天、地、用一體化設計研制理念。建議數據接收或匯總部門定期向衛(wèi)星總體及相關有效載荷制造部門推送相關數據，并限制其用于商業(yè)目的。改進有效載荷、衛(wèi)星總體設計水平，讓衛(wèi)星更好用，支持從“保成功”向“保好用”跨越。在科研星研制階段，明確用戶責任，在應用模式、數據校正方式與標定周期等方面發(fā)揮更大作用，全面加強天、地、用一體化閉合設計和應用水平。進一步完善定標設施，提升定標技術和定標頻次，開發(fā)高水準應用算法，使多種定標方法可形成交叉驗證。二是實行將研、建、用多個環(huán)節(jié)納入統(tǒng)一考核的新考核理念。改變現有衛(wèi)星研制、地面系統(tǒng)建設、數