作為全球導航衛星系統(GNSS)的后起之秀，我國自主北斗導航衛星系統(BDS)近年來迅猛發展。“十二五”及未來“十三五”期間，已有和正在發展大規模的各類地基北斗 /GPS 站網(CORS 網、GNSS/MET 網等)，同時，空基(無人機、有人機)和天基觀測載荷 研制已提上日程。所有這些觀測數據將形成天空地一體化網絡的北斗大數據資源。隨著導航、 定位、授時等北斗傳統應用的日趨成熟(圖 1)，北斗大數據附加值發掘及新型應用領域產 業鏈的拓展將前景廣闊。

本項目為導航衛星創新增值應用及北斗大數據信息的深度挖掘，將干擾導航定位精度的

大氣折射、地表反射等誤差源，“變廢為寶”為遙感探測的信號源，在突破我國自主導航衛 星遙感探測關鍵技術的基礎上，從地基探測和空基(無人機、有人機)探測兩個層面，實現 軟硬件一體化的北斗/GPS 雙模氣象水文生態多要素綜合監測系統。方案及成果將面向行業 應用需求，引進吸收國際前端技術，緊密結合當地資源優勢，打造內蒙古自治區成為國內率 先開展北斗氣象水文生態增值創新應用的省份，拓展北斗大數據在氣象預報、智慧農業、智 慧水利、生態環境等領域的應用(圖 1)。

圖 2 為北斗/GPS 環境多要素智能監測與大數據服務平臺總體方案。圍繞“數據獲取——

數據存儲——分析挖掘——應用服務”這一主線進行。其中: 數據獲取分為地空天三類:(1)自主研發的低成本北斗/GPS 環境多要素智能監測設備;

(2)無人機搭載北斗/GPS 智能監測傳感器;(3)GNSS 遙感衛星。 環境監測要素包括:農業環境生態(土壤濕度、植被水分等)、氣象水文(大氣水汽、

積雪深度、水位等)、海洋(潮位、風場、鹽度、海冰等)。 該方案將充分發揮導航衛星無源探測、高時空分辨率、低成本高產出、實時性強的優勢。

同時，方案涉及的監測要素及方法可實現同衛星遙感(高分衛星、降水衛星、重力衛星等) 監測的有效結合和優勢互補，作為國土資源實時監測系統的有機組成部分，共同實現國家級、 區域級空天地一體化物聯網遙感大數據智能監測服務。

清華大學在利用地基、空基北斗/GPS 觀測數據進行氣象水文生態要素監測技術開發、 產品研發、軟硬件研發集成等方面具備豐富的研究積累，尤其針對我國自主北斗導航系統的 創新應用，團隊成果國內領先且得到國際同行的高度認可，開發并集成了一套完備的“北斗 /GPS 雙模多要素智能監測”整體解決方案。除發表高水平學術論文外，已申請多項發明專 利和軟件著作權(表 1)，2016 年技術成果已通過軟硬件服務在青海(氣象/水利/環境)、四 川(農業/氣象)、山東(農業)、北京(科研單位)等地取得了初期經濟效益。中心已具備 的技術基礎與部分成果展示如圖 3-圖 6 所示，包括全國范圍地基綜合觀測站網建設(圖 3)、 空基試驗與技術攻關(圖 4)、監測產品研發(圖 5)、軟硬件設備自主研發(圖 6)。所有這 些技術積累將為本方案的順利實施提供有力保障。

目前市場上尚無相關產品，并且本項目的成果產出可從如下幾個方向進行多層次、全方 位的市場化對接:

(1)軟件模塊:研制內容一產出的氣象水文生態監測要素估算軟件模塊，可同以北斗 導航定位為主打方向的企業對接，通過嵌入本軟件模塊，拓寬其業務范圍，在為農業、氣象、 水利等部門提供導航定位服務的同時，融入氣象水文生態要素同步監測的功能。不同需求定 制的軟件模塊按 1-10 萬元每套計算，初期市場年需求量預計 50 套，預計每年產生收益 50-500 萬元，市場成熟后可面向全國推廣，年收益可達 1000-5000 萬元。(2)監測產品:研制內容一產出的氣象水文生態監測要素產品，如通過 SDCORS 監測 網絡附加得到的多要素監測產品，可實現政府買單為行業公眾提供服務。可與高校、科研院 所等聯合申報國家級、省部級科研項目，預計單個項目經費 500-1000 萬元。

(3)新型監測設備:研究內容二所產出的面向氣象農業水文應用的北斗/GPS 雙模氣象 水文生態多要素綜合監測設備，具有低成本、小型化、多功能等優勢，可獨立進行市場推廣。 按單套收益 5 萬元計算，初期市場年需求量 50 套，預計年收益 250 萬元，市場成熟后可面 向全國推廣，年收益可達 500-3000 萬元，并可與目前市場上通用的 GNSS 定位型接收機競 爭，實現行業接收機的更新換代及初期市場壟斷。

(4)演示系統:研究內容三所產出的北斗/GPS 雙模氣象水文生態多要素綜合監測演示 系統，可率先在山東省(青島市)開展示范應用，且該創新應用模式在全國具有推廣價值。 可聯合申報科研項目，預計單個項目經費 500-1000 萬元，同時可實現業務化推廣應用，名 利雙收。