国枫观察 | 卫星互联网数据的想象空间
发布时间：2025.01.16
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2024年尾，笔者团队因项目走进了首个深度融合航天制造和汽车制造能力的卫星量产工厂——位于台州的吉利卫星工厂，即使在做了充分功课的前提下，参观过程依旧使团队大为震撼，禁不住回顾了2024年9月6日，太原卫星发射中心的长征六号运载火箭以一箭十星方式成功发射的吉利星座第三轨10星的发射视频，再次充分感受了建立和运营星座对于国家安全、通信覆盖、经济发展、科技创新和太空领域国际竞争的重要性，而卫星数据在环境监测、资源管理、科学研究、导航定位、通信服务、军事等领域的广泛应用也突出了它的复杂性。
作者：施忞旻、纪佳琪、周禹洛
自2015年SpaceX发布Starlink计划以来，OneWeb、亚马逊等众多科技巨头相继发布了卫星星座计划。根据Space Foundation的统计，2023年全球共发射了2917颗卫星，较2022年增加了23%，其中通信卫星的发射超过2300颗。随着Starlink进入大规模建设阶段，通信卫星发射已步入爆发式增长。卫星互联网技术是一种利用卫星通信实现全球互联网接入的先进技术。通过向地球轨道发射一定数量的卫星，形成规模化的组网系统，能够实现对地面和空中终端的宽带互联网接入等通信服务，覆盖全球范围内的用户。根据卫星所处的轨道高度进行分类，包括低地球轨道（LEO）、中地球轨道（MEO）、地球静止轨道（GEO）、太阳同步轨道（SSO）以及倾斜地球同步轨道（IGSO）。特别是低轨卫星，因其较小的传输延迟、低链路损耗、发射灵活性、丰富的应用场景以及较低的整体制造成本，被认为是卫星互联网业务发展必争之地，由此也带来了频段资源的稀缺性。不仅商业卫星公司，各国政府和军事部门在Ka频段有大量需求，进一步加剧了频段资源的竞争，随着Ka频段资源的紧张，发达国家已开始计划使用更高频率的Q/V频段（50/40GHz）来满足高容量卫星固定业务的需求。[1] 随着卫星互联网进入了与地面通信网络融合的新阶段，我国的国有企业和民营企业都已开始长远布局。比如以中国卫星网络集团有限公司（简称“中国星网”）为代表的星网计划，于2020年9月向ITU递交了频谱分配档案，计划发射12992颗卫星，分为两个星座：GW-A59和GW-2；上海航天通信负责的垣信卫星（也称G60星座），也于2024年8月6日成功发射了首批组网卫星。民营企业方面则包括吉利未来出行星座等。越来越多的国家正在投资太空能力、在轨技术和相关研究，以应对当前的挑战。比如，除了我们比较广为人知的Starlink以外，印度的太空经济活动激增，特别是其月球计划使印度成为首个在月球南极附近着陆航天器的国家，其私营企业正在推进具有成本效益的卫星发射，为不断增长的人口提供天基通信以及为农业和基础设施发展提供图像数据。再比如，日本的卫星生态系统是全球最具合作性的生态系统之一，在建立公共、私人和国际伙伴关系方面处于领先地位，例如它与美国合作提高密集城市地区定位、导航与授时的准确性和可靠性、部署跨行业伙伴关系以开发能力（如与丰田合作开发现代月球运输工具）等。此外，随着太空准入的进程，新兴的和不断发展的太空国家也在投资获取太空能力，包括沙特、泰国、秘鲁等。
- 光学卫星数据：由光学成像卫星获取，如WorldView系列卫星数据。这类数据以高分辨率的可见光和近红外波段图像为主，能清晰呈现地球表面的细节，包括地形地貌、城市建筑、植被分布等，常用于地图绘制、城市规划、农业监测等领域。例如，在城市扩张研究中，可利用其监测新建城区的范围和布局变化。
- 雷达卫星数据：例如Sentinel-1等雷达卫星所产生的数据。它通过发射和接收雷达波来获取信息，具有穿透云层和部分植被的能力，不受光照和天气条件限制。可用于地形测绘、地质灾害监测（如滑坡、泥石流的早期识别）、海洋表面监测（海浪高度、海冰范围等）。
- 红外卫星数据：例如NOAA系列卫星的红外通道数据。主要探测物体的热辐射，在监测森林火灾、火山活动、工业热源排放等方面具有独特优势。在森林火灾高发期，可依据红外卫星数据快速定位高温火源点，及时发现火灾隐患并监测火势蔓延方向。
- 地球观测数据：涵盖了土地利用、植被覆盖、水资源、海洋生态等多方面信息。土地利用数据可反映不同类型土地（如农田、建设用地、森林、湿地等）的分布和变化情况；植被覆盖数据用于评估植被生长状况、森林覆盖率及生态系统健康度；水资源数据包括河流、湖泊、水库的水位、面积变化，以及地下水分布等，为水资源管理提供依据；海洋生态数据涉及海水温度、盐度、叶绿素浓度等，有助于研究海洋生态系统和渔业资源。
- 导航定位数据：以GPS、北斗等卫星导航系统数据为代表。提供精确的位置（经度、纬度、高度）、速度和时间信息，广泛应用于交通导航（汽车导航、船舶航行、飞机飞行等）、测绘、地理信息系统（GIS）、精准农业（农机自动驾驶、农田测绘等）、物流追踪等领域，算是现代社会定位和导航的核心数据来源。
- 通信数据：包括卫星电话语音数据和各类数据传输数据。卫星电话数据保障了在偏远地区、海洋等地面通信网络覆盖薄弱区域的语音通信；数据传输数据实现全球范围内的互联网数据、企业内部数据等的远程传输，在金融交易数据传输、跨境企业数据交互、海上石油平台数据回传等方面发挥关键作用，确保信息的及时和稳定传递。
- 气象数据：有大气温度、湿度、气压、风速、风向、降水等数据。这些数据是气象预报和气候研究的基础，通过对不同高度大气参数的监测和分析，气象部门能够预测天气变化、追踪气象灾害（如台风、暴雨、寒潮等）的发展路径和强度，为公众提供天气预报服务，保障航空、航海、农业等行业的安全和生产活动。
3. 当然，还可以按数据性质分类为图像数据、参数数据，或采用其他类型的分类方法。从卫星目前的应用来看，地球观测和遥感领域在目前的市场中占据比较主导地位，主要应用在气候监测、农业规划和灾害响应等领域。根据联合国粮食及农业组织（FAO）的数据，2023年用于农业监测的地球观测卫星需求增长了30%，该行业越来越依赖卫星数据来优化粮食生产和增强资源管理。随着卫星互联网的部署，将助力应对一些全球最严峻的挑战，比如灾害预测与缓解、监测自然灾害和地面情况、人道主义响应、确保有弹性的通信网络、追踪地面移动。有趣的是，各国政府和组织也正在越来越多地计划利用天基能力来应对人道主义危机并减少犯罪活动，甚至利用广泛的太空能力提高应对全球人道主义危机的有效性并缩短响应时间。通过整合数据并进行分析，各国政府和国际组织可以：（a）识别关键基础设施风险，包括自动监测那些一旦发生故障可能给当地社区带来巨大风险的结构（如大坝和核电站）；（b）加强打击犯罪和人口贩卖的努力，包括通过情报收集和边境控制监测；（c）为处理移民和难民问题的政策提供信息，优化资源的分配等。除了灾害响应外，卫星数据在工业链条更上游也有能发挥效应之处，例如通过卫星来支持在监测和减少全球气候变化方面的努力。例如，甲烷是一种强效温室气体，老化工业基础设施的泄漏可能是气候变化的一个主要因素，有很多初创企业正在制造卫星来检测这些泄漏。采用卫星监测的方式比在数百或数千公里的管道上部署传感器更具成本效益，而扩大这种能力将有助于政府、行业和环保组织更早地查明泄漏排放并减轻其影响。我们也期待太空有望通过改善教育、经济活动和自然资源的获取途径，在解决不平等问题方面发挥关键作用。太空能力可能可以弥合当前的数字鸿沟，在需要的地方提供教育和医疗服务，并实现对农业、自然资源和环境变化的精确监测。除了促进经济增长外（例如通过电子商务、数字创新和创业），卫星数据的应用还可能用于支持远程医疗和教育，减少服务不足地区的人权不平等。就卫星数据的使用与保护，目前在国际层面尚未形成供遵循的统一且标准化的程序和细则。在国际条约与协议文件中，与卫星数据使用与保护有关的规则主要包括《关于各国探测及使用外层空间包括月球与其他天体活动所应遵守原则的条约》、《关于从外层空间遥感地球的原则》及《空间与重大灾害国际宪章》等。除此之外，多个国家及地区的区域法规形成的域外国际影响也是卫星数据使用的国际规则组成部分：（一）《关于各国探测及使用外层空间包括月球与其他天体活动所应遵守原则的条约》（以下简称“《外层空间条约》”）
《外层空间条约》是国际空间法的基础，号称“太空宪法”。1966年12月19日在联合国大会上获得通过，1967年1月27日开放供签署，1967年10月10日生效，无限期有效。《外层空间条约》中对卫星数据的使用活动有粗浅及概括性的规制，《外层空间条约》第六条规定，各缔约国对其（不论是政府部门，还是非政府的团体组织）在外层空间（包括月球和其他天体）所从事的活动，要承担国际责任，并应负责保证本国活动的实施，符合条约的规定。非政府团体在外层空间（包括月球和其他天体）的活动，应由有关的缔约国批准，并连续加以监督。这意味着非政府实体开展的太空活动（包括卫星数据收集等活动）虽不直接受国际法义务约束，但该活动被视为国家活动的一部分，相关国家需对此承担国际责任。但《外层空间条约》由于起草及签署时间过早，在当时的背景下卫星通信尚未得到迅猛增长，因此《外层空间条约》没有更深层次地对卫星数据保护作出贡献，仅有卫星数据责任损害承担的规定，已无法满足目前行业实践的需要。（二）《关于从外层空间遥感地球的原则》（以下简称“《遥感原则》”）
《遥感原则》由联合国大会于1986年12月3日通过，该文件是针对遥感活动发布的决议，订立了同遥感有关的原则，有助于加强在此领域的国际合作。《遥感原则》对相关卫星数据的传输有一些详细的规定，譬如原则十规定了“参加遥感活动并确定其拥有的资料能防止有害于地球自然环境的任何现象的国家应将此类资料提供给有关国家”；原则十一规定了“参加遥感活动并确定其拥有的处理过的数据和分析过的资料对受到自然灾害侵袭或很可能受到即将发生的自然灾害侵袭的国家也许有助益的国家，应尽快将这种数据和资料送交有关国家”等等。但《遥感原则》类似于一种倡议性文件，其在国际法上的法律拘束力可能存疑，同时《遥感原则》也未涉及数据权利相关规定。
（三）《空间与重大灾害国际宪章》（以下简称“《宪章》”）
《宪章》旨在促进各空间机构与空间系统运营商之间在利用空间设施进行灾害危机管理方面的合作，在危机期间向遭受自然或技术灾害影响的国家或群体提供卫星数据、信息及服务，支持受灾国家的灾害管理决策，减轻灾害对人类造成的损失。通过结合不同空间机构的地球观测资产，《宪章》旨在利用卫星资源和专业知识，对重大灾害情况作出快速反应。但是，《宪章》主要阐述的是卫星数据在灾害场景下提供的国际合作宗旨和机制，并未对卫星数据其他方面的使用作出规定。
- 数据安全与隐私保护：许多国家及地区的法规要求卫星数据的收集、存储、传输和使用必须符合数据安全与隐私保护的相关规定。例如，欧盟的《通用数据保护条例》（GDPR）对涉及欧盟公民个人数据的卫星数据使用提出了严格要求，对卫星电信运营商施加了各种限制（特别是数据通信、地理位置定位及导航服务），保证卫星通信的终端用户免受第三方非法收集和使用他们的个人数据。
- 出口管制：部分国家将卫星数据视为具有潜在军事用途或战略价值的产品，对其出口进行管制。如美国的出口管制法规规定，某些高分辨率卫星图像等数据的出口需要获得政府许可，以防止敏感数据落入可能对其国家安全构成威胁的国家或组织手中。
- 地面站监管：卫星地面站的建设和运营也受到各国及地区法规的约束，这些法规间接影响卫星数据的使用。例如，一些国家要求地面站的建设需获得无线电许可、建筑许可等，且在数据接收、处理和传输过程中需遵守网络安全、加密等规定。
就卫星数据的使用，考虑到适用法律的不同，以及国际上暂无统一且标准化的程序和细则，卫星数据的收集和处理在境内外可能面临不同法律问题，包括但不限于：
根据《测绘法》、《测绘成果管理条例》、《对外提供涉密测绘成果管理办法》、《保守国家秘密法》、《保守国家秘密法实施条例》等测绘数据监管规定，部分测绘数据可能构成国家秘密。
例如，根据测绘国家秘密相关规定，以下测绘信息应属于机密级别国家秘密：（a）分辨率高于5'x5'，精度优于+5毫伽的重力异常成果；（c）1:2.5万、1:5万国家基本比例尺地形图(模拟产品)及其全要素数字化成果等；（a）分辨率在5'×5'至30'×30'，精度在±5毫伽至±7毫伽的重力异常成果；（d）军事禁区以外1:1万、1:5千国家基本比例尺地形图（模拟产品）及其全要素数字化成果；（e）军事禁区以外连续覆盖范围超过25平方千米的大于1:5千的国家基本比例尺地形图（模拟产品）及其全要素数字化成果等。原则上，涉密测绘数据必须存储于境内，未经自然资源部或者省级自然资源主管部门批准，任何组织和个人不得以任何方式擅自对外提供涉密测绘成果。如涉密测绘数据确实需要向境外传输的，相关主管部门将进行个案审查，还可能对测绘成果提出保密技术处理要求。
2.个人信息收集处理合规
《个人信息保护法》规定了一系列个人信息的收集和使用的原则，比如必须有明确的法律依据（即“合法性原则”）、应限于实现目的所必需的最小范围（即“最小必要原则”）等，且规定了个人信息主体了解、更正、删除其个人信息的一系列主体权利。在卫星数据的使用和收集过程中，可能受到《个人信息保护法》规制和处罚的情形例如：（a）卫星捕捉影像或位置数据包含个人信息，但收集行为未取得个人信息主体的同意；（b）处理的卫星数据包含个人的行踪轨迹等敏感个人信息，处理行为未取得个人信息主体的单独同意；（c）包含个人信息的卫星数据存储在不安全的服务器上，导致数据泄露；（d）卫星数据内的个人信息随数据传输一并出境，未履行个人信息出境合规义务；（e）未告知个人信息主体数据处理目的、方式和范围，违反公开透明原则。
《数据安全法》规定了数据处理活动的安全合规义务，包括数据分类分级保护、建立全流程数据安全管理制度、重要数据的处理者定期开展数据安全风险评估、重要数据出境的合规义务等。在卫星数据的使用和收集过程中，可能受到《数据安全法》规制和处罚的情形例如：（a）卫星数据的数据分类分级不当，未按要求进行严格管理，可能导致数据泄露；（b）未建立健全全流程数据安全管理制度，导致数据在收集、存储、使用、加工、传输、提供、公开等环节存在安全漏洞，可能被恶意利用；（c）未定期就卫星数据处理行为开展风险评估，导致无法及时发现和应对数据安全风险，可能引发数据泄露或被非法利用；（d）卫星数据中包含被纳入重要数据目录的重要数据，数据处理者向境外传输数据，未按监管部门要求履行例如出境安全评估等数据出境合规义务。
与境内需遵守《个人信息保护法》的合规义务类似，因各国均制定有适用于本国个人信息处理的数据法律，如卫星数据涉及当地公民的个人信息，则处理者可能需要就当地数据法律履行合规义务。例如卫星数据涉及欧盟公民的影像、行踪等个人信息时，处理者必须遵守欧盟的《通用数据保护条例》（GDPR），未经同意收集数据或未履行数据跨境传输的保护义务则可能面临高额罚款。一般而言，为了保证数据提供方在交易完成后仍能继续控制和管理数据，卫星数据的商业使用交易会采用许可协议的模式，而数据许可的范围将影响许可协议的风险承担。若授权的数据是原始数据，合同中关于数据不可用的风险分配将成为一个关键问题，而如果授权的数据是处理过的数据或最终分析信息，除了与原始数据获取相关的风险外，还需要分配处理和分析阶段可能出现的错误带来的风险。例如，通过卫星获取有关绿地的原始数据，将其处理成一个数据集，然后与行政用地数据结合以分析土地使用与绿地之间的关系时，如处理原始数据或行政数据不准确，则可能会出现分析数据缺陷。同时，卫星数据可能无法受到所有权项下的法律保护，因此针对卫星数据境内外著作权、专利等权利的保护方式和保护范围需要在许可阶段被充分考虑，否则即使在许可协议下提供的卫星数据未经授权被第三方转移或泄露，许可方也不能基于所有权要求删除或归还数据。此外，在卫星数据跨境传输或许可交易的过程中，如卫星数据包含影响某个国家的国家安全或经济利益的信息，该国家可能会主张对相关数据的主权并要求暂停数据的传输和交易，限制此类数据的使用。
在民事责任案件中，赔偿范围一般限于可预见的损害。然而，由于商业使用卫星数据而产生的某些损害可能在不可预见或不可抗力的情况下出现。例如，太阳风暴引起的信号干扰可能导致导航卫星数据不准确，或在极端事件中卫星数据可能出现错误，在基于卫星数据提供服务时，有必要考虑是否应将此类不可预见的损害纳入赔偿范围或作为不可抗力予以免除。数据或服务的具体用途可能会对相关责任的认定原则（过错责任或是严格责任）产生较大影响，例如，在商业使用的情形下应以过错责任为主，但当卫星数据用于航空、气象、国家安全或军工等公共敏感领域时，即使数据提供方无过错，也很可能适用严格责任。更例如，在德国民法“附保护第三人作用之契约”原则下，即使数据或服务提供方与第三人无法律关系，但提供方错误处理卫星数据或向接收方提供不准确的分析信息，而接收方使用这些信息导致第三方受损，提供方也将承担损害赔偿责任，在某些司法管辖区，甚至还有对提供方进行惩罚性赔偿的规则。因此，由于各国法律环境可能存在较大差异，卫星公司在境外开展卫星数据相关业务时，应特别注意相关民事责任的承担和风险的防范。受到技术进步、对低成本卫星发射需求增加以及在通信、防御和地球观测等多个领域应用范围扩展的推动，行业趋势表明，市场正在强烈转向小型、可负担得起的低地球轨道（LEO）卫星，这为全球宽带连接和先进遥感能力创造了新的机会。我们理解，充分发挥太空能力的潜力取决于三个关键因素：因此，构建合适的解决方案需要国家资助机构和企业的密切协调。尽管高初始成本和日益增长的空间垃圾监管担忧给行业带来了挑战，但在许多商业化应用方面仍然存在大量机会，特别是在卫星物联网（IoT）应用和与民营科技巨头的合作方面。这些应用的扩展为市场参与者在卫星小型化和成本效率等领域创新提供了肥沃的土壤。随着竞争加剧，我们期待将有更多的中国企业可以有效应对监管复杂性并专注于技术创新，并在这一快速发展的行业中逐步占据主导地位。
[1]：根据国际电信联盟（ITU）的定义，卫星通信涉及多种频段，用于不同类型的通信和数据传输服务。UHF（超高频）分米波频段（300MHz-3GHz）适用于视线近传播，但容易受到地形和建筑物的阻挡，室内传输衰耗较大。SHF（超高频）厘米波频段（3-30GHz）和EHF（极高频）毫米波频段（30-300GHz）则提供了更高频率的通信服务，适合高速数据传输。
