放大地球观测的全球价值（上）

几十年来，地球观测（Earth observation，EO）一直对全球经济做出了贡献。最初是由于公共部门的强劲贡献（特别是受国防和安全利益的推动），现在有了一个已建立和不断发展的商业EO产业。在从2021年到2023年的短短两年时间里，EO行业就增长了21%以上。在技术和商业模式创新的推动下，持续增长的舞台已经搭建好了——不仅是在EO行业，而且在EO的众多下游应用领域。

本研究中采用的新模型阐明了EO所呈现的机会规模。到2030年，全球EO的潜在经济价值可能超过7000亿美元（名义美元），应用于几乎所有行业。它还可以支持产生环境效益的倡议。

具体来说，EO是为政策、决策和干预措施提供信息的关键工具，每年可消除多达20亿吨（Gt）的温室气体（GHG）排放，同时支持一系列有利于自然的战略。EO的双重价值的规模是引人注目的，但将EO融入全球经济将取决于整个EO价值链中组织的创新、投资和集体行动。

图1 全球EO机会

1972年7月，美国发射了第一颗卫星，后来成为陆地卫星项目。陆地卫星为世界各地的科学家提供了从未见过的地球图像，从根本上改变了地理、地图和其他地球科学学科，同时也为基于卫星的EO数据在其他广泛领域的使用铺平了道路。

本研究主要关注遥感，因为它是全球EO扩展的驱动力。当现场数据用于丰富、校准或验证遥感数据，或无法与之区分时，应考虑现场数据。由于每天都能覆盖全球，卫星是这一优势的关键部分。地球表面上的几乎所有东西，以及地球表面上的许多现象，都可以用遥感的EO来测量（见图2）。

图2 遥感可以测量的例子

在许多情况下，从这些数据中获得的见解足以单独为数据驱动的行动提供信息。然而，融合数据集和比较随时间变化的测量值会解锁多得多。例如，随着时间的推移，分析许多环境变量的能力使预测天气和测量气候变化成为可能，同时增加社会经济数据，如人口统计数据，可以帮助评估气候对人口的影响。

此外，支持物联网（IoT）、移动电话和其他全球导航卫星系统（GNSS）的设备是增强EO的丰富来源。这些来源不仅有助于校准和验证遥感数据，而且还可以融合以提高精度或产生新的见解。

1. EO价值链

EO价值链的一个基本框架反映了从数据中生成洞察力的过程，即首先收集原始数据，然后进行处理以产生有用的信息，并最终用于各种最终用户应用程序（参见图3）。

在整个价值链中，商业、政府、学术和民间社会组织发挥着不同的角色。业务模式各不相同，一些专注于狭窄的行业垂直领域，而另一些则提供了支持广泛应用程序的平台。价值链上下的集成并不少见，一些数据提供商跨上游和中游部门运营，而一些最终用户集成了中游功能。

图3 EO价值链的组成部分

2. 如何使用EO数据

各种类型的测量，可以适用于特定地区，行业和组织目标。但这也可能混淆EO基本价值主张的简单性：更好的数据可以告知决策，优化解决方案和使创新。

高水平的、行业不可知论的类别有助于把握这个基本的价值主张。图4中显示的每个类别都是根据其所服务的功能来构建的，并包括一系列独特的应用程序和不同行业的数据源。例如，“路线优化”包括颗粒物监测、危险天气识别、海洋测量和其他应用。

这些类别并不意味着要详尽无遗。相反，它们代表了组织可以使用EO来创造价值的一些主要方式。每个功能使用类别在多个行业中都有独特的应用程序。图4说明了这9个使用类别在主要行业中的相关性和适用性。

图4 下游应用程序中当前使用的EO数据类别

3. EO的市场趋势和动态

回顾过去20年的市场研究，EO业内人士的前景较为乐观。EO能够回答越来越多的关键问题，这让人们开始认为，该行业正接近增长的拐点。本研究提供了一个关于影响该行业未来的动态的最新视角。表1总结了供应和需求方面的动态。

供应方面的前景基本上是积极的：

新的EO卫星、先进的传感器和互补的计算能力正在继续推动EO数据可能的极限。然而，服务于EO的潜在需求仍然是一个挑战。主要的障碍包括对EO应用程序的认识有限、缺乏专业人才、标准分散，以及难以驾驭复杂的EO数据和服务市场。这些障碍持续存在的原因可能有很多，包括商业EO行业受到政府的严重影响，尤其是国防。支持商业采用的商业模式可能看起来非常不同。

EO行业专业人士对人工智能在推动市场增长中发挥的作用持乐观态度。新的人工智能模型不仅有望增强分析大量EO数据目录的能力，而且还有望为与这些数据进行交互的新方式提供动力。如果成功，人工智能服务将使非专家能够获得EO，并显著降低需求方面的进入壁垒。

4. 如何分类EO的经济效益和环境效益

下游应用程序可以为企业、政府和公民社会提供独特的好处。利益可以是直接的，例如利用EO优化渔业收成所获得的经济收益，也可以是间接的。本研究主要关注表2中所示的直接效益，并量化了图5中所强调的经济和气候效益。虽然公共卫生、安全和公平等社会福利是EO价值主张的一个组成部分，但它们并不是这一分析的重点。

 图5 直接的经济和气候效益模型

多年来，EO行业一直在努力解开与技术技能、意识、政策等方面相关的障碍，这些障碍将从根本上改变EO的采用速度。将信息转化为洞察力和洞察行动的挑战并不是EO所特有的；它们持续地减缓了技术的采用，特别是在“大数据”应用程序中。其潜力很明显，技术可行性已得到确认，但目前还没有足够的人使用这项技术。然后问题就出现了：如果他们这么做了，会发生什么？

截至2023年，EO数据的全球价值估计为2660亿美元。到2030年，这一价值可能超过7000亿美元，在2023- 2030年期间，它对全球GDP的累计贡献为3.8万亿美元。在产生重大经济影响的同时，还可以为消除温室气体排放的行动提供信息，同时促进对自然积极的战略。

1. 2030年经济机遇

下游用户使用率每增加1%，就可以额外增加98亿美元的价值。由现有技术用户驱动的1190亿美元，这表明在行业首次采用该技术后很长一段时间内，价值将继续被提取。

通过采用EO来管理风险，并通过监测关键基础设施的危害和改善灾害响应等应用程序来减轻损失。通过网络新采用EO提高了2400亿美元的生产力。在农业、电力、公用事业以及保险和金融服务的持续普及下，预计私营企业将获得大部分价值。

图6 EO跨渠道增长

• 区域结果

EO创造价值的潜力与在行业和区域层面上记录的技术准备情况密切相关。虽然北美和欧洲目前在采用EO方面处于全球领导者，这些地区的未来增长预计将保持稳定，但采用率相对较低的地区预计从2023年到2030年将经历大约三倍的增长。亚太地区将在这一时期占据EO价值的最大份额，达到3150亿美元的潜在价值，而非洲和南美则将实现最大的百分比增长。

图7 增长故事可视化

通过展示地球数据在新兴经济体中的巨大潜力，这些结果强调了解决规模扩大所面临的潜在挑战的重要性。在全球范围内，由于缺乏构建或购买将EO数据转化为见解所需的系统的资源，以及将这些见解整合到运营中的能力限制，阻碍了组织使用EO数据。这些挑战在发展中经济体中往往更为明显。

获得可操作的见解，并将其整合到日常运营中，需要一系列复杂而多样的“最后一英里”挑战。各国政府和非营利组织正在积极努力帮助建立能力和实施与当地相关的解决方案，但公开的EO数据和开源解决方案最终只是难题的一部分。

2. 气候和自然环境中的机会

经济价值的产生总计44万亿美元，占世界国内生产总值总额的一半以上，是适度或高度依赖自然的。考虑到这种关系，许多EO的应用既能产生经济效益和环境效益也就不足为奇了。

天基遥感特别重要，因为卫星有助于测量联合国全球气候观测系统（GCOS）计划中三分之二的基本气候变量（ECVs），并提供了追踪植被健康和土地利用变化等生态指标的有效手段。因此，EO可以支持联合国17项可持续发展目标中的16项（见图8），特别是那些关注气候和自然的可持续发展目标。

图8 可支持的可持续发展目标

EO在许多商业应用中也支持双重价值主张。考虑使用地球数据来提供有效的灌溉或监测供应链的可持续性；这两个例子都是企业在有利于气候和自然的同时加强绩效和弹性的例子。

相反的情况也很常见。例如，自愿和强制性披露环境影响都会影响公司在金融市场中的地位和客户的眼睛。在这种情况下，环境影响监测应用程序会产生直接的环境效益，并转化为通过脆弱性分析和供应链监测等其他应用程序获得的间接经济效益。

• EO的气候价值

如表2所示，EO对气候变化的直接好处来自于为减轻温室气体排放和支持碳捕获提供信息的行动。这项研究显示，由EO数据应用程序提供的缓解措施有可能到2030年每年减少超过20亿吨的二氧化碳。这相当于目前全球每年温室气体排放量的3.8%。表3列出了五种具有直接气候效益的应用，总计2 Gt的二氧化碳，代表了潜在效益的一部分。

所有这些好处都与减缓气候变化有关，但EO也有利于气候适应。也就是说，EO可以为路径提供信息，并提供评估可适应的商业案例所需的数据。反过来，EO可以成为一个有价值的工具，帮助企业和政府避免损失，并通过不断变化的环境条件实现繁荣。适应的好处在很大程度上是作为经济收益实现的，并计入到2030年EO的潜在价值7030亿美元。

• EO对基于自然的解决方案的好处

世界各地的组织都越来越意识到健康的生态系统和生物多样性的重要性，以确保一个有弹性和可持续的未来。为了管理对自然的影响和依赖性，必须要衡量它们。因此，EO对自然的好处来自于测量一系列重要因素的能力，如生物量、植物叶片化学、水质和放牧模式。有了足够的规模，这些测量值也可以作为整个生态系统健康的代理。

总之，这些度量为协调组织可以采取什么步骤来解决它们对自然的影响和依赖性提供了基础。《自然》相关财务披露工作组（TNFD）和基于科学的自然研究目标（SBTN）指南就旨在做到这一点。通过这些手段，组织可以利用EO来监测和保护生物多样性，设计自然积极的解决方案，为新的自然驱动市场打开大门等等（见表4）。

双重性质和经济价值也可以从金融市场出现的与自然相关的信息披露中看出。与自然相关的财务披露特别工作组（TNFD）——一个专注于治理的框架，并以可衡量的指标为基础——是对消费者和投资者要求对气候和自然影响提高透明度的呼吁的直接回应。虽然双方可能都试图避免支持对自然产生负面影响的公司，但投资者和其他金融实体也将生物多样性的丧失视为对其底线构成的一个重大风险。

早期采用EO的浪潮大多受益于保险、金融服务、采矿、石油和天然气等技术准备行业，这些行业能够揭示决策的新见解。农业、政府、电力、公用事业、供应链和运输等行业预计随着时间的推移将获得最大份额的价值，这与它们以后采用技术的倾向相一致。

图9显示了EO对每个行业增加的潜在经济价值，其中94%预计将由后面强调的六个关键行业的应用程序驱动。在每个行业中，都突出显示了提供经济和气候价值的示例EO应用程序，并对建模工作中包含的那些应用程序进行了相应的标记。

图9 到2030年EO数据的潜在全球经济价值

1. 农业‍‍

现代农业实践越来越依赖于EO数据。在技术先进的农业作业中，EO在日常作业中发挥着至关重要的作用，从指导肥料和水的最佳施用量到提高产量估计的准确性。到2030年，农业EO应用代表了近4000亿美元的经济机会。

即使EO数据和服务变得更容易获得、可用和负担得起，在采用新技术通常较慢的行业中注入这种技术可能会带来挑战。传统的业务受益于整合遥感和现场数据源，以提供具有成本效益的、局部的见解，并找到大规模部署它们的战略。

双重价值：

在农业中使用EO的例子说明了数据驱动的决策如何减少消费，以同时有利于环境和底线。例如，研究表明，当将EO用于精准农业时，化肥投入总体上可以减少4-6%，允许农民削减成本，同时减少化肥的温室气体排放。EO支持的、有针对性的水和农药应用可以进一步限制对生态系统和生物多样性的有害影响。EO还可用于独立验证碳封存和其他可持续农业和水产养殖实践。

图10 关键发现

2. 电力和公用事业

电力和公用事业行业的早期采用者已经获得了从发电站点选择到需求侧管理的信息优势。公用事业提供商还可以通过使用EO来评估管道和电网等大型基础设施的漏洞而获益。例如，电力公司供应商南加州爱迪生公司使用EO进行野火风险管理，通过将EO数据与机器学习算法融合，识别易发生野火的地区的风险资产。

双重价值：

在电力和公用事业行业，EO可用于改善数据的数量和质量，为可再生能源项目的选址和运营管理提供信息。作为这十年可再生能源扩散的一部分，预测新的太阳能、风能和水电站点的能源潜力，可以通过提高系统性能和优化能源交易策略，帮助提高项目的投资回报。因此，EO对电力和公用事业的双重价值主张可以加速能源转型，同时实现超过470亿美元的经济价值。

 图11 关键发现

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3. 政府部门、公共部门和应急服务部门

EO的数据故事，特别是关于卫星遥感的故事，始于政府。因此，美国、欧盟、日本等其他国家的政府对EO数据的采用是稳健的。这些国家在从应急管理到城市规划等下游用途方面有广泛的应用。

今天，原有的和新建立的政府EO计划不仅是在部署新的卫星，而且还在从商业供应商那里购买EO数据。因此，政府对EO的应用预计将继续出现显著增长。

双重价值：

在减灾和应对方面将产生显著的双重红利。及时的态势感知可以帮助避免重大的资本损失，同时减轻对环境的影响。环境效益可以包括避免野火造成的生物多样性损失和温室气体排放，或减少洪水对植被、水质和生态系统的有害影响。

通过EO对高风险地区进行主动监测，可以迅速部署资源，以便于应急管理和灾害反应小组实现其任务。例如，对紧急服务近实时路径的研究可以显著缩短有洪水易发的湄公河下游流域的平均响应时间。在这种情况下，使用EO数据的结果不仅可以挽救生命，而且每年还可以节省数百万美元。

图12 关键发现

4. 保险和金融服务

十多年来，保险公司和金融机构一直利用EO来估计一场灾难发生后的潜在损失，由人类分析师解释数据并估算成本。最近，自动化服务的出现导致了EO应用在保险和金融服务行业的快速增长，因为它们相对倾向于快速采用新技术。

保险公司通过使用EO数据来更好地评估风险，提供参数化保险产品，并发现评估索赔的效率，从而获得了这一价值。在金融服务方面，EO为与商品采购、可持续运营和气候变化的物理风险相关的关键指标提供准确性和可追溯性，使投资和贷款的数据驱动决策成为可能。

双重价值：

生物多样性损失和气候变化给金融服务和保险行业管理的资产构成了物质的物理和过渡风险。EO数据可以通过测量和验证以及调整投资决策以有利于环境，帮助更好地理解和减轻环境风险。

图13 关键发现

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5. 采矿、石油和天然气

EO在采矿、石油和天然气中的应用始于行业的上游，以支持具有成本效益的开采，并扩展到可靠和高效的分配、存储和下游运营。因此，该行业被视为EO技术的顶级采用者，到2023年的模型采用率接近60%。

卫星图像可以以比传统方法更经济有效的方式帮助确定矿物资源潜力最高的地区，特别是在偏远地区。此外，EO测量可以提供关于泄漏和排放的近实时信息，允许组织优先确定限制生产损失和环境破坏的修复方案。

双重价值：

在采矿业，正在研究利用高光谱成像寻找旧矿中留下的稀土矿物，并将天基遥感器的数据与现场源结合起来，以加强锂勘探。这些技术如果成功扩大，可能会加快关键矿产项目的管道，这些项目对提供能源过渡所需的一系列技术至关重要，如电动汽车和风力涡轮机。

图14 关键发现

6. 供应链和运输

长期以来，大多数远程运输方法都依赖于航线上的天气信息来有效地规划航线，现在正在整合额外的航线优化见解，比如测量航线中的颗粒物或航线上的海冰水平。EO还为越来越多专注于采购的公司提供了可追踪的供应链见解。公司不仅可以在自己的供应链运营中跟踪实物商品，还可以在供应商的供应链上游跟踪。

双重价值：

研究表明，对可持续采购的大宗商品，可能会征收高达10- 15%的价格溢价。例如，卫星学（包括其他提供者）利用卫星数据来帮助证明在西非收获的“无森林砍伐”的可可。

图15 关键发现

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