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军事需求对天地一体化信息网络的发展提出了新的挑战，随着战争环境与军队建设任务不断变化，军队现代化建设对天地一体化信息网络系统发展的总体要求不断提高，军队作战任务对天地一体化信息网络也提出了新的目标。下面从军事指挥控制、情报侦察和预警探测、军事通信和信息融合及综合军事应用等方面对天地一体化信息网络的军事需求进行分析。
1.军事指挥控制方面的需求
以往作战信息大多采用点对点的形式直接向指挥员提供，而现代化的高科技信息战争要求不仅要面向指挥员提供作战信息，还要面向战斗员和作战支持人员提供所需的作战信息、作战知识和作战能力，实现决策优势由指挥员向战斗员和作战支持人员发展。
天地一体化信息网络的动态拓扑结构可以减少纵向指挥层次，增强横向联系，使得任何一级指挥中心直至总部指挥中心的正确信息能在正确的时间提供给指挥员、战斗员，从而有利于联合作战、扁平指挥。此外，天地一体化信息网络可实时获取战场空间态势信息并兼容陆、海、空各武器平台和指挥系统，以便在最佳的武器平台和最佳的时机对威胁目标实施软硬一体的攻击，从而实现真正意义上的系统综合集成和一体化联合作战。
2.情报侦察和预警探测方面的需求
未来的信息化战争和庞大军事机器的正常运行都必须建立在各种可靠、及时、准确的情报侦察信息与预警探测信息的基础上。单一的情报侦察探测手段曾在过去的战争中发挥了重要作用。但是，在信息化战争中，各军种联合作战，形成了立体的作战战场，战场态势瞬息万变，仅靠单一的侦察探测手段已无法获得信息优势。因此，建立能有机运用多种侦察探测手段、具有信息融合功能的综合情报侦察预警网络，才能满足未来信息化战争对情报的需求。
天地一体化信息网络将全球所有地理位置分散的侦察、预警、探测监视系统连接到一起，充分集成综合导向系统的情报信息，消除“烟囱式”屏障，准确获取实时直观的全方位战场三维空间信息，处理后形成完整的作战信息和情报图并提供给指挥员、战斗员，以便指挥员准确实时地了解不断变化的敌我作战环境信息，选择最佳方案，实现与通信人员、指挥控制人员、精确打击人员等的一体化联合作战。
3.军事通信和信息融合方面的需求
高技术条件下的局部战争对军事通信网络提出了很高的要求，要求军事通信网络具有一体化保障和安全保密能力、快速高效的信息传输和信息对抗能力，以及自动化处理能力。天地一体化信息网络在军事通信中将实现大容量的传输交换、广域的系统覆盖和实时的系统响应，还可实现无缝的互联、互通、互操作和具备高强度的安全防护保密能力，是军事通信系统安全、可靠、高效运行的重要保障。
从发展的角度来看，为了增强一体化的战场态势感知能力和信息传输能力，通常需要将性能更为卓越的侦察、预警、通信、导航及气象等方面的卫星技术与各种无人机、有人驾驶侦察机、预警机和指挥控制飞机等航空装备有机融合，建立功能完备、种类齐全的军用卫星体系，实现卫星间信息的互联和星上处理，从而实现空天地信息之间的互联互通，提高一体化的空天战场感知能力。这正是天地一体化信息网络融合技术应用的重要场景。
4.综合军事应用方面的需求
随着信息时代战争形态和战争环境的变化，现代化军事建设任务已经步入了机械化和信息化建设的双重发展轨道。天地一体化信息网络作为国家安全的重要保障，能够支持现代信息化作战，为多军种联合攻防提供信息集成与共享，实现快速反应和精确打击，是将现代化作战的战略级、战役级和战术级连接在一起的重要桥梁。为此，天地一体化信息网络建设必须以满足、遏制和打赢可能面临的高技术局部战争为目标，加快一体化发展，为军队信息化作战体系建设提供全面的支持。
现有的单一任务导向的空间信息系统越来越难以满足快速发展的综合军事应用需求，而天地一体化信息网络在作战准备和决策、作战行动实施、作战效果评估、作战行动调整等不同阶段，可为多军种联合作战提供信息的高效共享和处理分发支持。
随着我国经济社会的快速发展和航天技术的不断进步，各领域、各部门对构建天地一体化信息网络提出了迫切需求。
1.单项应用需求
（1）卫星通信需求。广电、教育、文化、医疗、通信、交通、外交、应急救灾等领域，对卫星通信、广播电视应用提出了广覆盖、大容量、高安全的需求。
（2）卫星导航需求。公共安全、交通运输、防灾减灾、农林水利、气象、国土资源、环境保护、公安警务、测绘勘探、应急救援等领域，对卫星导航应用提出了高精度、多融合的创新服务需求。
（3）卫星遥感需求。国土、海洋、测绘、环境保护、民政、气象、农业、林业、水利、地震监测、交通、统计、公安、能源、住房城乡建设等领域，对卫星遥感应用提出了多样化、精细化、高时效性观测的需求。
2.综合应用需求
（1）资源、环境与生态保护综合应用：针对资源开发、粮食安全、环境安全、生态保护、气候变化、海洋战略和全球战略等重大需求，在国土、测绘、能源、交通、海洋、环境保护、气象、农业、减灾、统计、水利、林业等领域开展卫星综合应用示范。
（2）防灾减灾与应急反应综合应用：面向防灾减灾与应急需求，围绕重特大自然灾害监测预警、应急反应、综合评估和灾后重建等重大任务，结合民政、气象、海洋、能源、交通运输、城市市政基础设施、水利、农业、统计、国土、林业、环境保护等领域的需求，开展地震灾害频发区、西南多云多雨山区地质灾害区、西北华北干旱和寒潮区、森林草原灾害区、洪涝灾害频发区、城市灾害区、东南沿海台风暴雨区、赤潮区、巨浪区等典型灾害区域开展卫星综合应用示范。
（3）社会管理、公共服务与安全生产综合应用：面向经济社会中安全生产、稳定运行的重大需求，围绕社会精细化管理，特别是市政公用、交通、能源、通信、民政、农业、林业、水利等基础设施安全运行和公共卫生突发事件响应等，开展卫星综合应用示范。
（4）新型城镇化与区域可持续发展、跨领域综合应用：针对住房城乡建设、能源、交通、民政、环境保护等部门的业务管理和社会服务需求，开展新型城镇化布局、“智慧城市”、“智慧能源”、“智慧交通”及“数字减灾”卫星综合应用示范。
（5）大众信息消费与产业化综合应用：为推动我国空间信息大众化服务与消费，以及产业化、商业化发展，面向大众对空间信息的多层次需求，充分利用卫星遥感、卫星通信广播、卫星导航技术和资源，创新商业模式，挖掘、培育和发展大众旅游、位置服务、通信、文化、医疗、教育、减灾、统计等信息消费应用服务。
（6）全球观测与地球系统科学综合应用：为了适应全球化发展需要，应加强国际合作，充分利用相关国际合作机制，推动虚拟星座应用和全球性探索计划，开展全球变化、防灾减灾、人与自然、地球物理、空间环境、碳循环等地球系统前沿领域的先导性研究、监测和应用，提升自主创新能力和国际影响力，为人类可持续发展做贡献。
（7）国际化服务与应用：服务我国“走出去”战略和“一带一路”倡议，构建融卫星遥感、卫星通信广播、卫星导航与地理信息技术于一体的全球综合信息服务平台，为全球测绘、全球海洋观测、全球资产管理、粮食安全与主要农产品生产监测、环境监测、林业与矿产资源监测、水资源监测、物流管理、安全与应急管理等提供服务。
空间探测主要是指深空探测，这是人类了解太阳系和宇宙，进而考察勘探和定居太阳系其他天体的第一步。深空探测将是21世纪人类进行空间资源开发与利用、空间科学与技术创新的重要途径。目前，深空探测的6个重点需求为月球探测、火星探测、小行星与彗星探测、太阳探测、水星与金星探测、巨行星及其卫星探测。