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国产遥感软件的机遇? ——美国限制地理空间图像软件对华出口分析

廖永生 慧天地 2021-09-20

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美国时间2020年1月3日,美国商务部下属的工业和安全局(BIS)在美国《联邦公报》(Federal Register)上发布新的出口管制措施:自1月6日起,美国企业出口某些地理空间图像软件时必须得到许可,才能将软件发送到海外(加拿大除外)。根据文件要求,本次确定的出口管制产品中,主要是包括了AI技术的遥感图像处理软件,智能化传感器、无人机和其他自动化设备的目标识别软件(无论民用或军用)。消息一出,在中国引起不小的震动,特别是在地理信息遥感行业、人工智能行业以及无人机行业引发了较大影响。虽然美国没有直接指明针对中国,但是从近年来中美之间在科技领域的竞争案例上看,本次出口管制措施是明显针对中国。


消息发布后的第一个星期一,也就是该措施起效的第一天,市场发生较剧烈震动,中国多支卫星遥感、地理信息和人工智能领域上市企业的股票大涨,还有数支股票涨停,其中我国最著名的遥感影像软件公司航天宏图在开盘大涨,最终涨幅收于3.58%,可见该措施对行业的巨大影响。


近年来,由于我国经济实力增强,科技快速发展,严重冲击美国在全球的科技领导地位,特别是美国在全球不择手段围堵中国某些企业,引起全球关注。在科学家和企业的共同努力下,中国在AI领域的科研以及产业化取得了很大成果,特别是将AI应用于卫星遥感影像解译获得了很大进步,本次对华限制智能空间图像处理软件也不足为奇,甚至也是在情理之中。未来美国肯定还会继续推出类似的关于控制高科技产品出口中国的条例。美国该政策出台后而使中国多支股票暴涨的原因是显而易见的,即给与了国产软件更多的商机,甚至很多企业老总都开始感谢特朗普了。


该政策对我国行业影响最大的当属遥感和相应的空间地理信息行业,该政策中控制产品具体内容是什么?政策能持续多久?我国目前遥感和地理信息应用类软件能否胜任国内的需求?未来对我国空间信息产业特别是遥感信息产业又会产生什么影响?我国遥感地理信息软件未来应该如何发展?


我国遥感事业起步并不晚,甚至比地理信息事业起步更早。早在上世纪70年代,我国就反射了返回式遥感卫星实现对地观测。但是应用基本仅限于军事,民用卫星遥感发展较缓慢。从上世纪80年代开始,我国开始引进美国遥感卫星影像以及软硬件设备,在国土等少数几个行业应用卫星遥感技术,当时从数据源到卫星影像,全部依赖进口,这种情况维持了很长一段时间。而在同一时期,我国地理信息软件发展却较为迅速,出现了大量国产地理信息平台,很多部门也开始应用国产地理信息平台,地理信息产业获得了迅速发展。


遥感产业虽然也属于地理信息产业一部分,但是从上世纪到本世纪最初的十年,我国遥感产业发展比较弱小,也没有形成体系。遥感是地理信息产业重要组成部分,是地理信息数据重要的来源,遥感产业是地理信息产业的重要支持,没有完整的遥感产业体系,地理信息产业就不完整。2010年以前,我国遥感产业发展缓慢,也有一些客观原因,特别是长期以来,我国民用遥感卫星发展缓慢,卫星性能不高,国内遥感影像严重依赖进口,在2010年以前,我国遥感影像自主率不到15%。遥感卫星事业的滞后也影响了卫星遥感应用产业的发展。虽然在2010年以前,我国也有一些地理信息企业开发了一些基础的卫星影像处理软件或者在软件中集成简单的影像处理功能,但是功能简单,基本无法实用化。在2010年以前,我国的卫星遥感影像处理市场基本上都是被三种美国产软件占据,基本没有任何国内软件的身影。即使是这些国外的遥感影像处理软件,基本上都是以影像处理为主,软件的影像解译功能较差,基本上还是基于上世纪80年代形成的理论,解译技术与AI无关,因此,当时影像解译基本上都是人工解译。


随着我国对地观测重大专项立项实施(“高分”专项),同时我国地理信息产业的快速发展,以及国家各个行业对地理信息系统和遥感需求越来越强烈,也促进了我国遥感事业的发展。进入2010年后,我国遥感影像逐渐替代进口卫星遥感影像,很多曾经在国内赚得盆满钵满的国外卫星遥感影像公司市场份额不断缩小。而国内也开始有企业开始研制遥感软件,但是,与我国地理信息软件发展不同,因为技术沉淀不够,国产遥感软件在很长一段时间内并不占优,较长一段时间内,各个卫星遥感应用部门依然严重依赖于进口遥感软件或带遥感处理功能的地理信息系统软件。


进入2010年后,我国卫星遥感市场才逐渐开始出现一款名为PIE(Pixel Information Expert)的遥感影像处理与应用软件。该软件是北京航天宏图公司研制,其功能和性能基本上能够与一直占据中国市场的三款国外遥感软件并驾齐驱,而四个软件中,各个软件也还有各个软件的优势。虽然当时起步阶段PIE的知名度还稍低,但是其出现和逐渐推广的意义非常重大,打破了外国遥感软件的垄断,对于国家安全和经济都有重要意义。


如前文所述,遥感产业是地理信息产业重要一环,那么遥感软件也是地理信息软件体系的重要部分,长期以来,我国缺少遥感处理软件,而PIE正是填补了这个空白。也正是有了例如PIE、超图等软件,本次美国对中国控制某些地理空间图像软件,中国才不至于被动,甚至对中国地理空间技术发展反而是促进。


也如前文所述,在很长一段时间内,国外的遥感影像软件解译功能并不强,更偏向于影像处理,倒是一种欧洲的遥感软件,处理影像功能不强,影像解译功能比较突出。而随着AI技术的不断进步,AI技术逐渐应用于卫星遥感影像解译,影像解译正确率极大提高,特别是能够自动识别敏感目标功能极大增强,而这正是美国政府本次要限制出口的技术。本次限制出口的图像软件中,“训练深度神经网络以自动分析地理空间图像和点云而「专门设计」的软件”,特别强调了POI和样本目标的识别,而这些功能,显然国外遥感影像软件都在发展。


如前文所述,很长一段时间内,卫星遥感影像解译还是基于上世纪80年代的技术理论,而且很难有根本性突破,导致影像解译识别率一直不高,这也是卫星遥感应用的主要难点和瓶颈。要突破这一瓶颈,必须采用AI技术实现遥感影像解译,实现更广泛和有效的卫星遥感应用,推动遥感产业市场发展。


目前AI技术已经开始应用于卫星遥感软件,国内外几个遥感软件厂商都推出了基于AI技术的遥感影像解译软件或功能模块。由于卫星遥感影像存在很多不确定性,卫星遥感影像解译识别难度很高,基于AI技术的影像解译也是未来卫星影像应用技术的最热点之一,谁能够在基于AI技术的卫星影像解译中取得领先地位,谁就能在未来遥感产业市场中占得先机甚至领导地位。而从目前国内外遥感软件对比上看,中美的遥感软件在解译技术水平和准确度上看,并没有太大差距,或者说各有优势。


双方的竞争,其实只是开始,因此,也可以理解,为什么美国本次会对中国控制遥感图像识别软件的出口,而中国政府对这次控制措施反映冷淡,其实,双方基本上处于一个起跑线。而必须说明,中国各级政府部门一直在稳步推进软件国产化,目前在集成化操作系统、办公软件和安全软件等领域的国产化都取得了较大成绩,未来软件国产化仍然将继续甚至是加速,只要在某个领域,中国有在技术上与国外软件能够基本持平的软件,那么中国各级政府部门都必然大力扶持。目前由于各种原因特别是技术沉淀和用户习惯等,虽然国产软件与进口软件能够相提并论,国产化依然较慢,而这次美国该政策推出,则会加速中国遥感影像处理软件替代原有的进口软件。


从这个角度上看,美国本次限制出口软件政策,倒是给于中国遥感地理信息企业更多的机遇。


无论是地理信息系统软件还是遥感软件,主要用户都是政府。因此,即使美国没有出台这条控制政策,中国遥感软件也必将逐渐替代进口软件,这个趋势是不可避免的。


国外地理信息和遥感软件厂商显然不愿意放弃这块市场,也开始了“国产化”的工作,例如将原有的软件进行本地化包装,在本地建立研发中心等,逐渐实现国产化,这种模式虽然表面上不在美国本次限制出口之列,但是可能会处于一种非常尴尬的境地——在中国看来,是进口软件;在美国看来又是违反政策。这种外国软件“本地化”的前途并不明朗。


我国目前是世界第二大经济体,核心技术不可能被别人掌握在手中,我国大力推进核心技术国产化工作。而目前我们确实要面对很多难题,软件国产化的困难比硬件跟大,目前我国很多工业软件和科研软件基本百分之百是进口,而且目前也没有看到国产软件替代品。而在地理信息和遥感领域,中国科技工作者和企业显然做出了出色的工作。如果没有PIE,我们是不是还继续用大量的外国卫星遥感影像软件来处理和解译国产卫星影像?也正是有了像航天宏图、超图等国内遥感地理信息企业的存在,我们才能在这次事件中保持镇定,甚至乐观。


因此,本次美国限制地理空间图像软件的政策,对我国遥感产业影响不会太大,相反,有可能促进我国遥感和地理信息软件企业发展,推动我国遥感和地理信息产业国产化。而另一方面,这也给我国遥感和地理信息企业敲个钟。危机随时存在,技术才是硬道理。


目前我国在AI、大数据和5G技术等领域,在全球范围内都处于比较领先位置。我国遥感技术研发拥有良好的技术基础,而要能够实现遥感技术特别是基于大数据、人工智能和现代通讯技术的现代遥感技术,无论是科研部门还是企业,都应对遥感产业未来发展方向、技术热点和应用前景进行分析评估和预测,应投入更多的人力和资金,该加大技术研发力度,摆脱由项目带动技术发展的被动局面,务必使技术走在项目前面,避免技术落后于项目以及应用需求,也只有这样,才能避免别国对我国限制出口技术时我国被动局面。


而另一方面,技术领先,也将实现我国遥感软件出口,实现“走出去”的目标,扩大我国遥感企业的发展空间,推动企业进步。


要想把命运掌握在自己手中,首先需要手有足够的力量。


掌握自己命运,才会赢得机遇。


作者简介



廖永生,《慧天地》特约撰稿人,毕业于武汉大学,高级工程师,广西专家咨询服务协会信息专业委员会特聘专家,主要研究领域包括3S技术集成应用与大数据信息挖掘,曾获第十二届广西青年科技奖。




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