中國網(wǎng)/中國發(fā)展門戶網(wǎng)訊 當前，我國無人機產(chǎn)業(yè)發(fā)展位于全球前列，無人機在低空的飛行活動日益豐富，包括以傳統(tǒng)通航、載人載物無人機為主體的低空交通，無人機攝影測量與遙感觀測、無人機燈光秀、飛機和熱氣球觀光、航空體育等組成的低空文旅和體育，應急救援、政務飛行等低空公共服務，機場終端和低空航路等特殊場景，低空氣象、農(nóng)林植保、低空電網(wǎng)、管網(wǎng)、光伏和風電巡護等生產(chǎn)作業(yè)服務等。得益于無人機應用在多行業(yè)的迅猛發(fā)展，針對高密度、高流量、體系化的無人機應用業(yè)態(tài)——城市空中交通（UAM）和先進空中交通（AAM），成為國內(nèi)外新的研究和發(fā)展熱點，這為帶動和促進低空經(jīng)濟大發(fā)展帶來巨大的可能。

低空經(jīng)濟進一步被明確作為新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)，成為我國經(jīng)濟發(fā)展新的增長引擎。2021年2月，中共中央、國務院印發(fā)《國家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》，提出“發(fā)展交通運輸平臺經(jīng)濟、樞紐經(jīng)濟、通道經(jīng)濟、低空經(jīng)濟”，低空經(jīng)濟概念首次被寫入國家規(guī)劃。2023年12月，中央經(jīng)濟工作會議上，低空經(jīng)濟被提升至戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。2024年3月，低空經(jīng)濟在全國兩會成為熱議主題，首次被寫入政府工作報告。2024年7月，黨的二十屆三中全會決定“發(fā)展通用航空和低空經(jīng)濟”。為與中央政策相配套，各省市陸續(xù)出臺支持發(fā)展低空經(jīng)濟發(fā)展的政策和發(fā)展規(guī)劃。據(jù)測算，2023年我國低空經(jīng)濟規(guī)模已經(jīng)超過5 000億元，2030年有望達到2萬億元。

低空經(jīng)濟得到國內(nèi)各級政府、行業(yè)以及眾多資本的關注，成為近年來的發(fā)展熱點。低空經(jīng)濟是一個新經(jīng)濟現(xiàn)象、新經(jīng)濟領域，各界還缺乏對低空經(jīng)濟含義、如何建設等問題的基本認識。本文回顧了國內(nèi)外低空經(jīng)濟相關研究發(fā)展歷程和無人機應用視角下的國內(nèi)低空經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，量化論證低空路網(wǎng)對于低空經(jīng)濟的發(fā)展和促進作用，綜述當前低空路網(wǎng)研究現(xiàn)狀，結(jié)合最新技術(shù)和政策，分析低空路網(wǎng)及其基礎設施建設落實難點，提供低空路網(wǎng)及其基礎設施建設可行方案，并探索空域經(jīng)濟收益關鍵技術(shù)。本文目的不在于構(gòu)建一種低空經(jīng)濟發(fā)展體系，而是嘗試以低空路網(wǎng)及其基礎設施作為面向無人機的低空經(jīng)濟發(fā)展支點，通過解決量大面廣的低空無人機無“公路”可走的難題，并超前探討空域收益技術(shù)，為低空路網(wǎng)及其基礎設施建設吸引投資、制定政策等提供理論和可選的技術(shù)方案。

低空經(jīng)濟的科學研究與產(chǎn)業(yè)發(fā)展

低空經(jīng)濟科學研究進展

將低空經(jīng)濟作為一種新經(jīng)濟現(xiàn)象、新經(jīng)濟領域進行研究與發(fā)展是由中國開創(chuàng)的。當前國內(nèi)外學者對于低空經(jīng)濟的科學研究還處在初級階段，對于低空經(jīng)濟的科學定義尚未形成共識，各學者從不同學科角度對低空經(jīng)濟進行解讀。

從空域自身屬性出發(fā)，與低空經(jīng)濟密切相關的概念主要是空域經(jīng)濟，空域經(jīng)濟又分為空域資產(chǎn)經(jīng)濟和空域資源經(jīng)濟。① 從空域的資產(chǎn)屬性出發(fā)，低空經(jīng)濟是低空空域價值開發(fā)過程中衍生的一種經(jīng)濟活動形式。鑒于空域所有權(quán)的不同，國內(nèi)外在傳統(tǒng)空域資源的經(jīng)濟價值研究方面有差別。在國外，Harold Demsetz從產(chǎn)權(quán)角度認為空域是一種帶有財產(chǎn)特征的可貨幣化資產(chǎn)，這一觀點在美國傳統(tǒng)通用航空領域有著較長的發(fā)展歷史，空域資產(chǎn)表現(xiàn)為私人空域的銷售或租賃、公共空域的租賃等形式，例如美國運輸部從20世紀70年代開始廣泛租賃位于道路上方的公共空域用于交通出行。在國內(nèi)，空域資源作為國有公共資源目前沒有從法律層面上進一步明確空域所有權(quán)具體歸屬，并且空域權(quán)和空間權(quán)的法律界限也比較模糊，空域目前還沒有被作為資源來開發(fā)的經(jīng)濟價值，國內(nèi)的空域經(jīng)濟主要是指其社會經(jīng)濟貢獻，包括參與民航飛行活動各方創(chuàng)造的直接和間接價值、引致和催化價值等。② 從空域的資源屬性出發(fā)，空域資源是土地、海洋資源外最重要的資源之一，低空空域的使用頻次與人類活動分布高度相關。在傳統(tǒng)航空學科研究中，基于空域容量或流量管理的空域資源優(yōu)化配置和空域資源可用性評估是研究的熱點問題。近年來，隨著各類低空飛行活動增多，尤其是無人機活動的迅速擴張，低空空域的資源稀缺性越發(fā)明顯，低空空域資源的稀缺性又使得其競爭和排他屬性愈加明顯，低空空域的價值性逐步得以體現(xiàn)。例如，廖小罕等從價值性和獨立性2方面論述低空空域資源的經(jīng)濟屬性，主張其價值性主要體現(xiàn)在占有者的使用權(quán)上，時空價值計算遵循馬克思“地租理論”；路紫等從空域資源的資源學和經(jīng)濟學等多理論角度建立起空域資源開發(fā)利用的理論體系。

按照低空服務對象來劃分，當前與低空經(jīng)濟密切相關的概念主要包括通用航空經(jīng)濟和無人機經(jīng)濟。低空經(jīng)濟最開始是被解讀為通用航空經(jīng)濟。從經(jīng)濟領域提出低空經(jīng)濟概念或進行科學研究最早也是為應對通用航空發(fā)展面臨的問題，被定義為圍繞低空這一寶貴資源而開展的經(jīng)濟活動的總稱。近年來，隨著無人機應用規(guī)模的迅速擴大，低空經(jīng)濟被賦予了新含義。范恒山提出低空經(jīng)濟是一種以各種有人駕駛和無人駕駛航空器的各類低空飛行活動為牽引，輻射帶動相關領域融合發(fā)展的綜合性經(jīng)濟形態(tài)，強調(diào)有人駕駛和無人駕駛航空器在低空經(jīng)濟發(fā)展中的導向性。

低空經(jīng)濟不應局限于通用航空經(jīng)濟和無人機經(jīng)濟。更進一步，覃睿采用“種差+屬”定義法將低空經(jīng)濟描述為以航空載運與作業(yè)裝備技術(shù)為主要工具、以低空空域為主要活動場域、以低空飛行活動為最終產(chǎn)出形式的系列經(jīng)濟活動構(gòu)成的經(jīng)濟領域。此外，也有學者提出，以無人機為主體的低空遙感網(wǎng)及低空遙感的智能化發(fā)展可助力構(gòu)建低空快速響應體系，而無人機低空智聯(lián)網(wǎng)的建設可以塑造低空飛行生態(tài)區(qū)，是低空產(chǎn)業(yè)化的基礎設施和發(fā)展低空經(jīng)濟的重要配置要素。同時，面向無人機的低空經(jīng)濟發(fā)展相關問題也正成為科學研究熱點。

低空經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)發(fā)展與瓶頸問題

雖然學界對于低空經(jīng)濟的內(nèi)涵和本質(zhì)特征尚未形成共識，但在社會經(jīng)濟發(fā)展需求為導向的行業(yè)背景和公眾對低空活動旺盛需求的推動下，以通用航空經(jīng)濟和無人機經(jīng)濟為典型代表的低空經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)已在國內(nèi)經(jīng)歷了數(shù)年培育和發(fā)展；尤其是在通用航空行業(yè)從機械化向智能化的轉(zhuǎn)型過程中，隨著無人機對有人機的替代作用不斷增強，無人機逐漸成為低空經(jīng)濟發(fā)展的主導產(chǎn)業(yè)。根據(jù)天眼查相關數(shù)據(jù)，近5年國內(nèi)新增無人機企業(yè)注冊資本4 300億元，這表明無人機和新型零售物流等企業(yè)正在加速布局低空商業(yè)版圖。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展和低空空域改革的深化實踐，無人機對有人機的替代程度將進一步提高，對各行業(yè)的滲透程度也會日益深廣，面向無人機的低空經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)將成為社會討論熱點和行業(yè)發(fā)展趨勢。

城市級無人機規(guī)模化應用嶄露頭角。截至2023年，全國無人機能源電力巡檢超過150萬公里，超過200個城市開展城市級實景三維模型建設，農(nóng)田森林植保面積超過30億畝次。例如，無人機在智慧城市中對交通流量等進行動態(tài)監(jiān)測，在數(shù)字城市中用于快速獲取實景三維數(shù)據(jù)，在平安城市中用于緊急救援執(zhí)法，在UAM中用于物流配送等。

在低空經(jīng)濟發(fā)展背景下，無人機產(chǎn)業(yè)呈規(guī)模化、業(yè)務化發(fā)展趨勢，低空應用場景也日益多樣化。為支撐無人機應用的快速擴張，中國民用航空局牽頭開展了一系列民用無人駕駛航空試驗基地（試驗區(qū)）試點工作。2020—2022年，上海、深圳等20個城市成為中國民用航空局批準并授牌的民用無人駕駛航空試驗基地（試驗區(qū)），無人駕駛航空試驗區(qū)及試驗基地的規(guī)模和數(shù)量居全球第一，領跑探索規(guī)模化無人機城市應用發(fā)展管理新賽道。

國內(nèi)無人機低空經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)發(fā)展也存在諸多瓶頸問題，需要國內(nèi)有較好的應用市場環(huán)境和相應的政策支撐。雖然無人機在國內(nèi)有著如城市物流、安防保衛(wèi)、巡檢巡查等多業(yè)務應用場景的巨大潛力，然而許多地方針對無人機的監(jiān)管政策存在“一刀切”情況，忽視實際場景應用需求，相關標準規(guī)范也落后于技術(shù)發(fā)展速度、不能及時更新，這些因素都導致了無人機行業(yè)應用受阻。例如，大疆無人機的海外銷售占比超過80%，遠遠超過其在國內(nèi)銷售的份額，這反映出制造大國的產(chǎn)能與其內(nèi)部市場需求不足的矛盾。此外，在大時空尺度上監(jiān)管“低慢小”無人機也導致了極低的空域資源利用率，空中路網(wǎng)交通基礎設施缺失是最為突出的問題之一，這也是規(guī)模化運行難以為繼的主要原因。

低空“無路可走”嚴重制約了低空經(jīng)濟的發(fā)展，低空路網(wǎng)存在的必要性不言而喻。地面交通運輸“動脈”是通過地面公路網(wǎng)完成循環(huán)的，類比地面交通運輸網(wǎng)是國民經(jīng)濟的“動脈”，低空經(jīng)濟也是高度地依賴支撐無人機規(guī)模化、商業(yè)化運行的“低空天路”這個“血管”和“脈絡”，從而帶動低空制造和副業(yè)的發(fā)展。然而，低空沒有現(xiàn)成的“公路”可走，也沒有相應的公共空中交通服務可提供。無人機運營商需要自主完成空域申請、劃設航路和評估航路風險全過程，這種運營商劃設的私家航路安全風險完全由自己負責，提供商業(yè)化服務的無人機數(shù)量日益增加但公共路網(wǎng)基礎設施缺失。

低空路網(wǎng)的經(jīng)濟效益分析及研究進展

“要致富，先修路”是被發(fā)展實踐證明過的區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展乃至國家經(jīng)濟發(fā)展的黃金準則。在社會生產(chǎn)實踐中，公路已被證實是帶動經(jīng)濟發(fā)展的核心要素，交通運輸網(wǎng)也被比喻為國民經(jīng)濟的“動脈”，是拉動投資、增加就業(yè)、擴大內(nèi)需的重要措施。2022年8月，交通運輸部聯(lián)合多部門印發(fā)《農(nóng)村公路擴投資穩(wěn)就業(yè)更好服務鄉(xiāng)村振興實施方案》，明確路網(wǎng)建設是拉動投資、增加就業(yè)和擴大內(nèi)需的重要措施，“力爭新增完成投資約1 000億元，帶動約200萬人次就地就近就業(yè)增收。”2020年4月，中國證券監(jiān)督管理委員會等部門聯(lián)合發(fā)布《國家發(fā)展改革委關于推進基礎設施領域不動產(chǎn)投資信托基金（REITs）試點相關工作的通知》，“聚焦重點行業(yè)。優(yōu)先支持基礎設施補短板行業(yè)，包括倉儲物流、收費公路等交通設施”。就地上而言，公路對經(jīng)濟的貢獻非常顯著，區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展和道路交通建設的緊密關系可以啟發(fā)思考低空經(jīng)濟發(fā)展對低空路網(wǎng)建設的依賴程度。本文通過借鑒并研究分析地面交通發(fā)展，量化分析低空路網(wǎng)帶動的低空經(jīng)濟相關投資和就業(yè)經(jīng)濟效益。

低空路網(wǎng)經(jīng)濟效益

低空路網(wǎng)是一種新型的空中交通基礎設施，其經(jīng)濟效益分析應遵循基礎設施領域投資效益計算范式。宏觀經(jīng)濟模型常被應用于計算基礎設施領域投資的經(jīng)濟效益。其中，投入產(chǎn)出法是一種分析部門間經(jīng)濟關系的重要方法，通過建立投入產(chǎn)出數(shù)學模型定量分析投入量和產(chǎn)出總量間數(shù)學模型和技術(shù)經(jīng)濟參數(shù)，常用于經(jīng)濟預測和研究就業(yè)分配等社會問題。本文嘗試基于現(xiàn)有相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)，參考傳統(tǒng)交通基礎設施效益估算經(jīng)驗數(shù)據(jù)，通過投入產(chǎn)出方法初步分析“低空天路”投資可能帶動的社會經(jīng)濟效益。

 低空路網(wǎng)經(jīng)濟效益計算

低空路網(wǎng)帶動的經(jīng)濟社會效益計算流程（圖1）是通過關聯(lián)產(chǎn)業(yè)分析、完全消耗系數(shù)計算、投入產(chǎn)出模型構(gòu)建等關鍵步驟計算國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）乘數(shù)和就業(yè)乘數(shù)。

關聯(lián)產(chǎn)業(yè)分析。將低空路網(wǎng)基礎設施建設關聯(lián)產(chǎn)業(yè)分為基礎產(chǎn)業(yè)、核心產(chǎn)業(yè)和應用產(chǎn)業(yè)3類。其中，核心產(chǎn)業(yè)包括低空路網(wǎng)規(guī)劃、低空路網(wǎng)建設、低空路網(wǎng)管理和低空路網(wǎng)養(yǎng)護（圖2），低空路網(wǎng)規(guī)劃和低空路網(wǎng)建設是2個不同的核心階段，類似地上公路的規(guī)劃和動工建設不同階段。① 低空路網(wǎng)規(guī)劃，需要在多源精準地理信息支持下進行航路規(guī)劃、風險評估等核心算法研發(fā)和軟件平臺開發(fā)，形成低空運行風險地圖；② 低空路網(wǎng)建設，主要是指沿途支撐安全運行基礎設施的修建，包括低空通信、導航、監(jiān)視、氣象監(jiān)測等設施，以及無人機常態(tài)化或臨時起降樞紐和加油/充電相關設施的優(yōu)化布局等；③ 低空路網(wǎng)管理，包括監(jiān)管、運行調(diào)度/控制、融合交通與管理、場景管理、航路保險與認證、接口服務等；④ 低空路網(wǎng)養(yǎng)護，包括低空地圖更新和基礎設施檢測等。

消耗系數(shù)計算和投入產(chǎn)出模型構(gòu)建。基于國民經(jīng)濟產(chǎn)出表，計算得到低空路網(wǎng)及基礎設施建設業(yè)的投入產(chǎn)出消耗系數(shù)（圖3）。根據(jù)計算，簡單產(chǎn)出乘數(shù)為1.492 0，表明低空路網(wǎng)建設業(yè)增加1個單位的最終產(chǎn)品將對國民經(jīng)濟各部門產(chǎn)生近1.5個單位的生產(chǎn)需求。綜合低空路網(wǎng)及基礎設施修建關聯(lián)產(chǎn)業(yè)的重要性評判結(jié)果，基于國民經(jīng)濟行業(yè)分類標準，通過建立低空路網(wǎng)修建關聯(lián)產(chǎn)業(yè)與投入產(chǎn)出表部門對應關系得到各行業(yè)部門在低空路網(wǎng)及基礎設施修建中所占權(quán)重，構(gòu)建低空路網(wǎng)及基礎設施建設的投入產(chǎn)出模型。

經(jīng)濟社會效益計算。通過投入產(chǎn)出模型估算表明，1億元低空路網(wǎng)投資將帶來超過2.8億元GDP增長，帶動約8 400個就業(yè)崗位，在地理遙感信息服務、遙感測繪服務、通信、導航、監(jiān)視等領域擴大內(nèi)需，帶動低空路網(wǎng)修建、定制、養(yǎng)護、管控、流量管理等行業(yè)需求。

 低空路網(wǎng)經(jīng)濟效益分析

結(jié)合低空路網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)分析，從地面道路過渡到“低空天路”是某種程度上由低端產(chǎn)業(yè)向高端產(chǎn)業(yè)發(fā)展，這意味著生產(chǎn)要素從生產(chǎn)率水平較低的行業(yè)流向生產(chǎn)率水平較高的行業(yè)，從而有了更高的邊際生產(chǎn)率，會提高整個經(jīng)濟的生產(chǎn)效率，促進總量經(jīng)濟增長。因此，相對于地面路網(wǎng)，低空路網(wǎng)對GDP的拉動作用更大。

此外，低空路網(wǎng)拉動的產(chǎn)業(yè)除了看得見的傳統(tǒng)交通產(chǎn)業(yè)（如機場、起降場、末端投遞等），還有大量看不見的數(shù)字化、信息化產(chǎn)業(yè)（如海量低空地理信息和虛擬仿真產(chǎn)業(yè)）。行業(yè)生產(chǎn)率的進步能產(chǎn)生正向的溢出效應，間接創(chuàng)造出新商業(yè)范式、新就業(yè)形態(tài)和新就業(yè)崗位，尤其是發(fā)展信息技術(shù)等數(shù)字經(jīng)濟行業(yè)對就業(yè)的正向溢出效應將更加顯著。因此，低空路網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈能創(chuàng)造更多的就業(yè)崗位，超過公路投資帶來的就業(yè)崗位數(shù)量。在完善的低空公共路網(wǎng)基礎設施支持下，低空經(jīng)濟活動將從現(xiàn)在離散的科研驗證、小范圍商業(yè)試點應用發(fā)展到大范圍、長距離、規(guī)模化、業(yè)務化的低空飛行活動，而低空經(jīng)濟范疇也將外延到運輸服務，極大地釋放低空經(jīng)濟潛力，例如外賣、快遞等無接觸配送服務以及由此帶來的工業(yè)級無人機制造業(yè)、低空保障等業(yè)務類型。

低空路網(wǎng)科學研究現(xiàn)狀

建設低空路網(wǎng)是釋放低空經(jīng)濟潛力、催生低空經(jīng)濟效益的可靠發(fā)展路徑。然而，由于無人機監(jiān)管和空域政策等頂層發(fā)展路線未定，國內(nèi)外關于低空路網(wǎng)發(fā)展還存在爭議，主要包括“隔離或融合”和“結(jié)構(gòu)或自由”的路線分歧，以及“私家或公共”的屬性分歧。

 國外研究現(xiàn)狀

以美國國家航空航天局（NASA）和美國聯(lián)邦航空管理局（FAA）等為代表的美國研究或監(jiān)管機構(gòu)指出：①無人機交通管理（UTM）系統(tǒng)應具有靈活性，建議無人機在400英尺（約122 m）以下空域隔離運行；②面向城市地區(qū)建筑物高度以下的旋翼無人機飛行，提出空中通道（sky-lane）、空中管道（sky-tube）、空中走廊（sky-corridor）等多個空域結(jié)構(gòu)；③面向中大型無人機，在AAM框架中提出走廊結(jié)構(gòu)（corridor）和帶航道的走廊（corridor with tracks）2種航路結(jié)構(gòu)。

歐洲無人機監(jiān)管機構(gòu)對于低空路網(wǎng)保障空中交通安全這一觀點是逐漸認可的。歐洲航空安全局（EASA）和歐洲單一天空空中交通管理研究（SESAR）聯(lián)合執(zhí)行體等機構(gòu)提出相關低空路網(wǎng)保證觀點。① 無人機隔離運行觀點，航路被當作一種由自由飛行向隔離運行過渡的交通方式。將500英尺（約152 m）以下空域定義為無人機專屬空域，并提出走廊結(jié)構(gòu)作為更大高度層無人機載客/載貨運行方式，通過結(jié)構(gòu)化商業(yè)航線運行以區(qū)分無人機長距離飛行和自由飛行。② 低空路網(wǎng)作為一種緩解沖突風險的空域結(jié)構(gòu)和技術(shù)手段。EASA還提出面向城市地區(qū)的載人垂起航空器按照預先定義的航線運行。然而，即使是在隔離運行階段，僅依靠感知與避障（DAA）技術(shù)也不能保證高密度城市地區(qū)大規(guī)模無人機運行的安全性，故SESAR聯(lián)合執(zhí)行體研究通過包括固定三維航線網(wǎng)在內(nèi)的空域結(jié)構(gòu)來緩解碰撞風險。

新加坡的無人機監(jiān)管工作由新加坡民用航空局（CAAS）牽頭，聯(lián)合南洋理工大學研發(fā)了uTM-UAS系統(tǒng)，并提出矩陣節(jié)點、建筑節(jié)點、道路沿線型3種城市空中航路網(wǎng)絡。空中客車（Airbus）公司通過仿真模擬證明，無序程度的上升將導致分離損失和碰撞概率增加、降低低空運行安全水平，而航路策略能夠保持空域秩序。Volansi公司在制造廠和醫(yī)療中心間的人口密集區(qū)建立了專用空中走廊進行醫(yī)療運輸，其創(chuàng)始人認為地面公路網(wǎng)基礎設施未來將被宜居的綠色空間和空中交通網(wǎng)所取代。

 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

國內(nèi)各界對于低空路網(wǎng)的發(fā)展也持多樣觀點，并探索具有學科特色的發(fā)展技術(shù)路線，國內(nèi)低空經(jīng)濟目前首要的需求行業(yè)是主要面向小、中型無人機的低空物流和低空貨運。中國科學院地理科學與資源研究所團隊（以下簡稱“團隊”）于2017年提出“低空公共航路”概念，即基于遙感和地理信息技術(shù)的低空公共航路規(guī)劃與構(gòu)建核心算法和關鍵技術(shù)，在北京、上海和杭州等多個試驗區(qū)內(nèi)分別就應急救援、海上運輸和低空物流等多行業(yè)試點場景構(gòu)建了低空路網(wǎng)（圖4）；基于上述基礎，團隊牽頭制定了第一個低空運行國際標準（IEEE 1939.1TM-2021）；聯(lián)合國內(nèi)外無人機相關企業(yè)、科研院所以及地方政府部門聯(lián)合發(fā)布了“天路宣言”，為低空路網(wǎng)基礎設施建設和低空經(jīng)濟建設拉開序幕。南京航空航天大學、北京航空航天大學、中國民航大學等院校的研究人員從航空航天學科角度進行低空航路航線的相關研究。

低空公共航路作為低空路網(wǎng)基礎設施已有一定的探索性工作。科技零售公司美團和快遞物流綜合服務商順豐速運都在試點城市運營自有的“私家”航路，運營體制已經(jīng)相對成熟，“私家”航路將可為未來低空公共路網(wǎng)建設提供有效補充，成為公共路網(wǎng)的一部分。然而，團隊提出的低空公共航路是多用戶和多任務共享的，不同于上述“私家”航路，該觀點已在部分地區(qū)實踐。例如，在杭州地區(qū)進行的常態(tài)化核酸標本無人機運輸共享航路統(tǒng)籌了美團、杭州迅蟻網(wǎng)絡科技有限公司和隸屬于順豐速運的豐翼科技（深圳）有限公司等多個用戶，同時還聯(lián)合國家電網(wǎng)有限公司與地方政府的協(xié)議共享航路實現(xiàn)了一次飛行同時巡檢高壓線路與水域的功能。

低空經(jīng)濟最迫切的是完成非管制空域低空路網(wǎng)的構(gòu)建，讓更多飛行器安全飛起來。本文研究團隊提出的低空路網(wǎng)與其他研究提出的無人機隔離或融合運行并不沖突，低空路網(wǎng)既可以作為一種由自由飛行到隔離運行過渡階段的交通方式，也可以作為隔離運行時期的特殊空域結(jié)構(gòu)，不僅可以消減無人機與有人機、無人機與無人機之間的沖突，還可以保障低空飛行環(huán)境的安全性。同時，結(jié)合城市規(guī)劃方案預先劃設低空路網(wǎng)可以保障居民的隱私權(quán)利和噪音權(quán)利。無論是在自由飛行階段、隔離運行階段或融合運行階段，低空路網(wǎng)均可作為保障無人機運行的基礎設施，充分利用現(xiàn)有地面基礎設施和優(yōu)化布局低空新型基礎設施，與地面交通協(xié)同發(fā)展。例如，珠海市政府已經(jīng)前瞻性地認識到這一點，提出建設低空空域商業(yè)運營通道規(guī)劃研究，擬劃設“三橫三縱”航路網(wǎng)。

低空路網(wǎng)基礎設施體系建設與空域收益探索

低空經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)發(fā)展中后期在面向規(guī)模化無人機飛得起來與風險可控的雙重需求下，不僅需要新建低空路網(wǎng)核心基礎設施，還需要依托低空路網(wǎng)建設通導監(jiān)和氣象等外部配套設施；應建立清晰的經(jīng)濟收益機制，制定相應政策吸引發(fā)展低空路網(wǎng)基礎設施體系的投資。① 公司和私人投資者開始探索布局低空交通所需的基礎設施資產(chǎn)。例如，美國亞馬遜公司（Amazon）和美國優(yōu)步公司（Uber）試圖確定各種基礎設施的成本和要求，設計了支持不同尺寸的電動垂直起降航空器（eVTOL）和運營量的垂直起降機場。② 政府和公共機構(gòu)對于空中交通基礎設施的興趣也在增長。例如，意大利拉齊奧大區(qū)、德國交通部、美國眾議院分別宣布投資或加速建設無人機運輸基礎設施計劃，F(xiàn)AA和EASA發(fā)布了世界首個垂直起降場設計規(guī)范，NASA也研發(fā)了垂直機場自動化系統(tǒng)以提升飛行安全性、效率和可擴展性，并提出建造空中高速公路的未來愿景。

本文研究團隊在2022年首先提出低空路網(wǎng)新型基礎設施體系，對通信、導航、監(jiān)視和氣象等面向低空和無人機的升級新型設施標明能力要求。本文將進一步結(jié)合國家立體交通發(fā)展需求，統(tǒng)籌空中與地面交通基礎設施銜接、空中交通特有設施要求，結(jié)合團隊在民用無人駕駛航空試驗區(qū)的低空路網(wǎng)規(guī)劃實踐經(jīng)驗，探索低空路網(wǎng)基礎設施建設的主要生命周期，并考慮低空經(jīng)濟發(fā)展需求特色，超前探索依托低空路網(wǎng)的空域收益等關鍵問題。

低空路網(wǎng)基礎設施建設生命周期

低空路網(wǎng)基礎設施建設的完整生命周期流程主要包括可行性研究、規(guī)劃、構(gòu)建及運行養(yǎng)護等環(huán)節(jié)，涉及空間遙感、攝影測量、地理信息、地圖學和路徑規(guī)劃算法等技術(shù)。

 可行性研究

遵循需求驅(qū)動原則，根據(jù)區(qū)域人口密度、低空應用場景需求調(diào)研、產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎及地面交通擁堵態(tài)勢等多因子預測區(qū)域應用需求規(guī)模。調(diào)研區(qū)域禁飛區(qū)、限制區(qū)、告警區(qū)等低空空域環(huán)境，動態(tài)更新臨時禁飛區(qū)信息，通過低空空域資源區(qū)劃來分析無人機適飛空域的占比和空間分布，構(gòu)建區(qū)域監(jiān)管空域環(huán)境區(qū)劃圖。在此基礎上，篩選并確定關于低空地理環(huán)境、電磁環(huán)境、大氣環(huán)境等評價因子，進一步量化區(qū)域可飛行空域環(huán)境，結(jié)合區(qū)域的運輸航路和通航機場及通信布局等低空交通基礎設施布局現(xiàn)狀，論證低空路網(wǎng)規(guī)劃與構(gòu)建的可行性（圖5）。

 低空路網(wǎng)規(guī)劃

低空路網(wǎng)規(guī)劃主要包括無人機起降樞紐空間布局、低空路網(wǎng)規(guī)劃和建設及空地協(xié)同進近航路航線構(gòu)建。

起降樞紐空間布局。基于區(qū)域低空環(huán)境特點、交通需求和流量預測分析，對地表建筑、通信、氣象、人口等各類關鍵約束地理要素進行建模。在此基礎上，進行低空空域資源的高效規(guī)劃和精細管理，在地面交通可達、空域和通信條件良好等多目標約束條件下，以最大時效或最低成本為目標函數(shù)優(yōu)化布局常態(tài)化、應急、臨時的區(qū)域起降樞紐網(wǎng)絡。為降低前期基礎設施建設成本，可充分利用建筑物樓頂、通航機場等已有的城市地表設施，構(gòu)建無人機地面起降樞紐的最小設施集，包括起降場站及自動充電樁、通信、導航、小型氣象服務站等，形成覆蓋全區(qū)的多級多類別起降樞紐網(wǎng)絡。

多層級低空路網(wǎng)。包括地表遙感、地理信息提取、低空網(wǎng)格化、網(wǎng)絡構(gòu)建和路徑規(guī)劃算法、獲得最優(yōu)航路（網(wǎng)）、仿真飛行驗證、實際飛行驗證等關鍵步驟。對應地面公路的分級體系，低空路網(wǎng)也需要根據(jù)機型、飛行任務類型和優(yōu)先級，以及地表地理格局來設計城市分級空中路網(wǎng)，例如全國骨干航路、主干航路、支線航路和區(qū)域末端航路等。面向典型應用場景和特定機型，根據(jù)遙感影像識別出影響飛行的地表地理要素、政策規(guī)定的禁飛區(qū)、人口密集區(qū)、通信覆蓋、大氣等要素，通過自適應四維網(wǎng)格剖分與編碼技術(shù)構(gòu)建低空飛行環(huán)境，使用智能算法計算航路中心航線航點并迭代優(yōu)化多級航路網(wǎng)，開展同一區(qū)域、同一時段下，多機、多用戶運行多航道的時空資源配置，多機型、多行業(yè)共享寬兼容公共航路設計等關鍵技術(shù)，產(chǎn)出典型示范區(qū)的低空路網(wǎng)圖。

空地協(xié)同的進近航路航線設計與運行調(diào)度。起降樞紐和空中路網(wǎng)之間的航路航線構(gòu)建是實現(xiàn)空地高效協(xié)同的重要方式。為應對同一時刻多臺無人機起降，需要對終端流量進行控制。可采用基于遺傳進化算法的時間排序技術(shù)，以沖突風險最低為目標函數(shù)，通過重復交叉、變異過程，直到達到最大迭代次數(shù)或者獲取目標函數(shù)的最優(yōu)解。

 低空路網(wǎng)構(gòu)建

依靠地理空間信息技術(shù)手段，按照一定的低空路網(wǎng)施工建設標準，構(gòu)建有邊界的數(shù)字飛行廊道，包括基于主航線的航點，通過航空器性能和通導精度等因素研判設計的廊道邊界。升級建設通導一體的外部基礎設施體系，包括通信檢測設備和小型通信基站設備、高精度導航定位設備（如基于實時動態(tài)載波相位差分技術(shù)的差分移動基站）、飛行安全監(jiān)視設施（如地理圍欄和無人機反制設備）、氣象服務（如小型氣象服務站）等外部支撐設施，并修建與地面交通設施接駁的無人機常態(tài)或臨時起降樞紐站與加油站、充電站等設施。

低空路網(wǎng)運行養(yǎng)護

通過無人機云端管理系統(tǒng)與移動端增強現(xiàn)實（AR）管理系統(tǒng)對低空路網(wǎng)及基礎設施進行三維可視化，實現(xiàn)路網(wǎng)運行態(tài)勢的直觀可視化監(jiān)管，為基礎設施現(xiàn)狀的檢測提供直觀可視化手段。同時，高精度地圖信息的全局和局部動態(tài)更新也是應對低空環(huán)境高動態(tài)變化的手段。

基于低空路網(wǎng)的空域收益探索

相比其他投資，交通基礎設施投資回報率高，但同時也存在投資規(guī)模大、回報周期長、維護費用高等問題。為維持無人機低空運行的低水平風險，低空交通需要高帶寬通信、高精度導航、精準氣象監(jiān)測等基礎設施支撐，前期投入成本較高，一旦回報周期拉長便會阻滯低空路網(wǎng)經(jīng)濟發(fā)展。因此，需要超前探索基于低空路網(wǎng)的空域收益機制。

國外低空路網(wǎng)的空域收益探索經(jīng)驗

空域權(quán)利是空域收益的核心。

低空飛行活動迅速增長帶來的空域權(quán)與空間權(quán)間的沖突（如噪聲干擾和隱私侵犯等）是阻礙航空器商業(yè)活動良性運行的重要因素，也是低空經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展避不開的問題。美國為應對低空航空器活動給居民生活帶來的噪聲干擾和隱私侵犯及生命財產(chǎn)安全威脅等問題，各級政府主張土地所有者擁有空域排他權(quán)。例如，1946年，考斯比（Causby）經(jīng)典空域產(chǎn)權(quán)案例中，美國國會裁定軍隊在私人土地上空活動侵犯了低空產(chǎn)權(quán)；Rule提倡基于微觀經(jīng)濟學和財產(chǎn)理論，立法賦予土地所有者嚴格的權(quán)利，禁止航空器進入地塊正上方明確高度的低空空域。然而，當前私人空域的高度界定仍不清晰。“足夠低”到什么程度才會引發(fā)收購？飛行必須頻繁到何種“足夠頻繁”程度才能要求支付合理的賠償？這些問題都還需要進一步明確。

土地所有者的空域使用權(quán)利界定不清晰將嚴重阻礙公共通行權(quán)和空域收費系統(tǒng)的發(fā)展。商業(yè)無人機倡導者是私人空域權(quán)的反對者，他們認為取消或忽視土地所有者的空域權(quán)利是在全國范圍內(nèi)廣泛開展商用無人機業(yè)務的唯一途徑。為了調(diào)和私人空域和商業(yè)倡導者間的分歧，有學者和公司提出并實行在道路等公共空域上空構(gòu)建公共通行權(quán)、針對私人空域構(gòu)建空域收費體系的方案。例如，2014—2018年，美國伯靈頓北方圣太菲鐵路運輸公司（BNSF）使用鐵路用地范圍內(nèi)的空域進行了數(shù)百小時的遠程無人機飛行。

 國內(nèi)低空路網(wǎng)的空域收益探索

國內(nèi)尚未明確空域所有權(quán)主體及其與空間權(quán)的界限，也沒有私人空域。在當前無人機運行的城市試點工作中，均是以犧牲部分公眾空間權(quán)（如噪聲和隱私權(quán)益）來修建由企業(yè)或公司主體運營的“私家”航路。然而，隨著未來數(shù)以萬計無人機在低空活動，空域權(quán)和空間權(quán)的法律關系將在地面范圍呈現(xiàn)出一種交織狀態(tài)，這種以損失單方面利益的做法將會導致越來越多的企業(yè)日常運營與公共利益發(fā)生沖突，應提出從根本上解決空域權(quán)與空間權(quán)沖突問題的方法。

本文提出一種由政府頂層建設低空路網(wǎng)及依托低空路網(wǎng)的空域收益機制來緩解私人抵制和長距離商業(yè)航空活動間矛盾的技術(shù)方案。參考地面道路建設時建立隔音設施或采用經(jīng)濟補貼手段來保障沿路居民的噪聲權(quán)益，相關部門可以行使空間征用權(quán)并給與賠償或補貼以消減土地使用者的抵制，在某些最需要無人機進入的瓶頸位置創(chuàng)建開放的低空路網(wǎng)。同時，監(jiān)管部門從空域租賃獲得的收入可以用于低空路網(wǎng)的建設和管理。在低空經(jīng)濟國家戰(zhàn)略背景下，空域權(quán)與空間權(quán)都有著為無人機低空路網(wǎng)建設讓渡其自身權(quán)利的義務和能力。低空路網(wǎng)是一種無需清晰界定居民空域使用邊界即可實現(xiàn)無人機大范圍跨區(qū)飛行的有效手段，也將是一種由政府主導的緩解空域權(quán)和空間權(quán)矛盾、補償因低空飛行活動而空間權(quán)受損公眾利益的有效手段。2024年4月1日，由中國民用航空局主導發(fā)布的《民航空管收費行為規(guī)則》正式實施，其中的“航路費”可以看作是基于低空路網(wǎng)的空域收益體系的先導概念。

總結(jié)與展望

低空經(jīng)濟發(fā)展過程中，規(guī)模化無人機應用發(fā)展?jié)摿艽螅瑢Ξa(chǎn)業(yè)鏈帶動顯著。以無人機為主的低空航空器規(guī)模化發(fā)展瓶頸——“低空路網(wǎng)”缺失，制約了以航空器低空運行為核心的經(jīng)濟活動，從而制約了多用戶規(guī)模化航空器應用潛力的釋放。解決低空經(jīng)濟發(fā)展的“路”瓶頸將解鎖低空經(jīng)濟的大發(fā)展，投資規(guī)劃和建設低空經(jīng)濟發(fā)展“動脈”基礎設施，在GDP增長、就業(yè)拉動和擴大內(nèi)需等方面效益顯著。區(qū)域低空經(jīng)濟發(fā)展有望在先行發(fā)展低空經(jīng)濟“動脈”的低空路網(wǎng)基礎設施支撐保障下得到迅猛的發(fā)展。2021年，《國家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》明確創(chuàng)新投融資政策、鼓勵采用多元化市場融資方式拓寬融資渠道。本文初步量化分析了投資低空路網(wǎng)的社會經(jīng)濟效益，對于地方發(fā)展低空經(jīng)濟招商引資，尤其是通過貸款修路等方式拓寬社會資本融資渠道支持低空路網(wǎng)基礎設施建設有參考價值，建議從以下3個方面探索低空路網(wǎng)的空域收益機制：① 低空空域精細化管理。對低空空域進行精細網(wǎng)格剖分，根據(jù)低空路網(wǎng)所穿行的低空空域單元，研發(fā)分布式收費系統(tǒng)。例如，根據(jù)空域單元對居民隱私和噪聲的影響程度，劃分空域賠償補貼標準，以保障公眾隱私安全和噪聲權(quán)益。② 空域資源經(jīng)濟效益最大化。在城市核心商務區(qū)及交通樞紐節(jié)點，結(jié)合空域信息的高動態(tài)更新特點，構(gòu)建占用和釋放二元變量，設置流量占用收費模式，形成分布式空域計費，以提高資源配置的市場化潛力。③ 超前布局與城市規(guī)劃協(xié)同發(fā)展的路網(wǎng)政策。城市高層建筑和摩天大樓對于城市低空空域的占用也增加了低空空域的價值，通過容積高度和倒退規(guī)則來限制建筑規(guī)模可以加強城市低空空域資源的經(jīng)濟價值。

低空路網(wǎng)及基礎設施建設是一個巨大的系統(tǒng)工程，涉及學科眾多，本文不能全面概括，下一步需要深入探討的3個要點包括：① 完善低空路網(wǎng)建設機制。綜合考慮融資、擁有成本、維護和監(jiān)管等多因素，明確低空路網(wǎng)的規(guī)劃、建設、擁有和管理通信、導航、監(jiān)視和氣象服務等地面基礎設施的權(quán)責部門。可以按照“規(guī)劃—構(gòu)建—試點—推廣”4階段來分步實施。② 構(gòu)建低空路網(wǎng)建設的標準化體系。研究低空路網(wǎng)規(guī)劃的體系化試點，從低空路網(wǎng)的踏勘、規(guī)劃、構(gòu)建、驗證、風險評估、驗收，以及規(guī)劃資質(zhì)認證等方面構(gòu)建一套完整的低空路網(wǎng)制度化、業(yè)務化規(guī)劃建設標準流程。③ 研究城市空中交通服務系統(tǒng)的試點建設。結(jié)合“低空天路”網(wǎng)絡體系化試點，開展集城市空中交通情報服務、飛行計劃管理服務、交通流量監(jiān)控服務、運行風險評估等于一體的綜合性運行驗證，研究構(gòu)建低空路網(wǎng)運行規(guī)則體系、標準體系、法規(guī)體系。

（作者：廖小罕、徐晨晨、葉虎平，中國科學院地理科學與資源研究所  資源與環(huán)境信息系統(tǒng)國家重點實驗室、中國民用航空局  低空地理信息與航路重點實驗室； 《中國科學院院刊》供稿）