2024年低空经济基础设施投资框架报告

1.低空新基建建设的必要性、紧迫性和四大核心变化

1.1低空新基建是低空飞行服务的必要保障

作为融合性经济模式，低空经济包含的领域广泛，其中基础设施是其中重要一环。一方面，与传统通航有别，低空经济隐含着数字化经济的概念，这对于以空管平台为主的“软基建”与“通/导/监/气象”为主的“硬基建”提出发展新要求。另一方面，基建融入飞行器升空再到降落的飞行全流程，是产品及应用发展的重要前置因素。

当前低空的基建侧核心可分为“硬基建”和“软基建”两部分。当前顶层并未对低空经济基础设施领域给出详细的分类方式，我们结合了深圳市政府、福田区政府、深圳IDEA研究院分类方式，我们认为将其拆分为“硬基建”与“软基建”便于理解。其中，“硬基建”环节以基础设施运营为主，包含机场、起降站、通/导/监设备等。“软基建”环节则包括数字化空域建设、空中保障服务与地面保障服务。二者均需要与“硬基建”协同。例如空中保障服务以各类系统、平台软件运行，其数据及传输来源于“硬基建”。地面保障服务则多基于“硬基建”提供的平台开展。

从当前低空经济的相关地方政策可知，低空新基建是当前地方政府对于地方经济规划中必不可少的一环。梳理全国各省市自治区近四年的地方两会政府工作报告，统计报告对低空经济相关表述的变化情况。总体来看，四年政府工作报告中有两年及以上提及低空经济相关表述的地区主要包括：上海、安徽（长三角），广东、广西、海南（华南），四川、贵州（西南），湖南、江西（中部地区），以及山西、吉林、内蒙古等地区。其中，连续四年均提及的有上海、安徽、四川和江西。

低空的软基建一般以“系统”的形式呈现，过去以服务无人机为主。2020年民航局公布首批13个民用无人驾驶航空试验基地名单，其中杭州作为定位于城市场景的试验区，其上线的市无人机运行管理服务系统已经稳定线上运行将近4年时间。2022年交通部公布第二批国家级民用无人驾驶航空试验区试点城市名单为：广东省深圳市、河北省石家庄市、山西省太原市、重庆市两江新区，未来随着试点城市的增加以及部分起步较早城市技术管理的日趋成熟，基建的投入有望进一步增加。

1.2低空新基建是空域放开的紧迫前置投资

《中华人民共和国空域管理条例》中除了空域的分级、分类进行较大改动外，对现行空域管理体系也进行了较大调整。《飞行基本规则》中表明我国现行空域管理是军民分管体系，军用航空按五大战区管理辖区空域，民用航空由民航局及下属各区域分局分区管理辖区空域；国家空中交通管理委员会是国家空中交通管理领导机构，军队五个战区的相关部门和民用航空局是空中交通管理运行机构。《条例》设立了地区空中交通管理组织协调机构，负责国家空中交通管理领导机构交办的其他事项和本地区空域管理其他事项；分级设立空中交通管理联合运行机构，负责本责任区空域管理有关事项。《条例》增加对县级以上地方人民政府及有关单位授权作为空域管理机构组成，按照职责分工协助做好有关空域管理工作。

《条例》尚未对具体的权责分配方式进行指导，探索低空飞行协同管理机制是当前地方政府试点政策的探索重心。2024年2月1日起深圳实施《深圳经济特区低空经济产业促进条例》，深圳的条例中专门建立两个机制：市政府建立的低空经济产业发展协调机制和市政府与空中交通管理机构、民用航空管理部门建立的低空飞行协同管理机制。在深圳的条例中还强调，由于基建项目普遍成本较高且需要多部门审批或支持，应由市政府统筹本市低空飞行基础设施的规划、建设和运营管理。随着《条例》等相关文件的发布，低空经济空域管理部门有望逐步明确，地方政府责权逐步统一，有助于解决低空经济管理问题。

我国从2018年开始落地的方案就是《低空飞行服务体系建设总体方案》，政策端同样支持率先建设新基建的紧迫性。2016年民航局空管局提出构建现代化空中交通系统（CAAMS），与美国NextGen、欧洲SESAR并称国际空管运行三大发展战略。一方面为了响应国务院2016年印发的《关于促进通用航空业发展的指导意见》，另一方面自2010年空域改革后低空飞行服务保障体系的发展滞后，保障能力无法满足低空空域有效开发利用的需要，2018年《低空飞行服务体系建设总体方案》发布，截至2023年底低空飞行服务的三级保障体系基本建成。

低空软基建可解决地方政府保障低空飞行安全有序的痛点，或可率先得到投资。2023年8月衢州市智慧新城管委会与北斗伏羲信息技术有限公司正式签约，联合建立低空空域建设投资平台，项目总投资2.5亿元，一期投资4000万元。2023年6月深圳市交通运输局公布“低空智能融合基础设施建设项目一期工程勘察设计施工总承包（EPC）”招标计划，招标估价54597.56万元，项目围绕深圳市低空经济发展，建设内容包括可覆盖全市范围的智能融合系统的软件平台等。

1.3低空新基建需求端面临的四大核心变化以及挑战

变化1：飞行器飞行高度下探。由空管委制定、民航局于2023年12月21日发布的《国家空域基础分类方法》中将空域划分为A、B、C、D、E、G、W等7类，其中，A、B、C、D、E类为管制空域，G、W类为非管制空域。G类空域要求包括：B、C类空域以外真高300米以下空域，W类空域为G类空域内真高120米以下的部分空域，则非管制区域主要在300米高度以下。相较于民航的航空飞行高度可达万米以上，低空经济非管制飞行高度仅为300米高度以下，则低空经济相关航天器、基础设施设备在多个需求、性能要求等方面与传统民航出现显著不同。带来的挑战：频谱资源管理难。飞行器飞行高度的下探导致除地面基础设施和移动用户外，低空空域还包含了多种空中用频设备，导致频谱环境日益复杂，用户和应用的增长带来了大量空-地与空-空通信导致频谱资源短缺；高速移动的特性对频谱共享也提出了更高要求；空域的开放同样导致空地用频交叠（低空飞行器的通信、导航、与地面通信、雷达、导航等系统频谱互相干扰），影响飞行器的稳定运行。

变化2：飞行器飞行密度增加。传统民航航空器之间间距较大，密度较为稀疏。交通运输部2022年11月公布的《民用航空空中交通管理规则》中，关于垂直间隔与安全高度方面，要求包括“机场等待空域的飞行高度层配备，从600米开始，每隔300米为一个高度层”等；仪表飞行水平间隔方面，要求包括“同航迹、同高度、同速度飞行的航空器之间，纵向间隔为10分钟”。处于安全等因素考虑，民航局规定了航空器之间有较大的间距间隔，航空器在空域中的分布较为稀疏。带来的挑战：网络资源配置难。低空网络是三维立体的组网空间，各类飞行器的飞行高度、速度、航迹不同，增加了组网通信难度和计算覆盖难度；广阔空域范围内低空飞行器面临分布不均匀挑战，空间通信信号难以实现全球范围内无缝覆盖；空地融合组网加剧网络的不确定性且网络资源融合共享困难。

变化3：区别于传统民航交通，低空交通场景为多种飞行需求耦合。临近空间飞行器特别是可重复使用空天往返载具的发展，使得临近空间飞行频次明显增加；中高空有人/无人共域运行趋势明显，无人机应用向诸多领域深入拓展；低空城市空中交通业态孕育，空中出租、空中巴士、空中物流所需的载人/载货飞行穿梭。现有城市交通载具类型比较固定，而当前仅eVTOL航空器类型就有多旋翼、倾转旋翼、复合翼以及垂起固定翼等，动力模式、气动布局方式不同，起飞重量、巡航速度、续航时间以及机体尺寸差距也十分明显且无统一规律。带来的挑战：空域资源监管难。当前低空运行监管尚未建立标准统一的数字化精细化空域系统，多类型空域、多元化用户、多任务场景交织作用下的协同运行监管理论、技术与机制还存在空白，难以保障低空空域资源的最大化效益；日益增长的异构终端飞行器同样对系统的运行安全产生挑战，现有的技术还无法实现飞行器运行轨迹无冲突融合；监管的高效性同样难以解决，现有的低空运行监管技术与平台尚未实现“飞得好”和“管得好”，制约了低空飞行活动效率。

变化4：与民航相比，集中式向分布式发展。现阶段eVTOL航空器的续航时间决定了其单架次运行距离只能满足执行大城市区域内或城郊的运送任务，运行区域以城市为主要范围，沿途停靠的机动性能力是其特点和满足未来需求的优势。eVTOL航空器体积小，灵活性更高，可以利用低空空域建筑物上方的空间，路线更短直，延误风险低，具有按需响应的特性。因此相较于民航机场枢纽的集中起降，针对于未来低空场景打造的新基建更偏向分布式。起降机场的选址与布局、电子围栏的划设范围、4D航路的规划方式等因素都会对未来空域的容量产生影响。起降机场是整个低空空域环境中的重要节点，合理的布局将最大化容量同时达到最好的商业效果，避免资源浪费。空域容量管理通用原则为控制交通密度和控制交通复杂度，交通密度可通过地理围栏实现，较为简单；但控制交通复杂度则较为困难，地理矢量或成为一种通用手段。

2.软件层面：低空航路设计和低空空管系统需转型

2.1数字航道设计或为解决空域放开的条件

类比地面交通的道路交通系统，航路网或为数字化的“天路工程”，成为新基建的第一步投入。大众低空天路网作为低空经济产业最重要的组成部分，是一个需要全面长期推进的国家基础战略工程。假如地上的交通路网是国民经济的动脉，天路网就是低空经济的动脉。“要致富先修路，先修天路”，一旦修路就会涉及到投资、涉及到物流、涉及到消费，进而拉动整个经济循环。

航路作为航空器运行的主要媒介，合理的航路构型与网络布局对保障航空器平稳、高效运行至关重要。城市低空航路主要由空中航段和网络节点组成，其中节点一般是指起降机场。南洋理工大学论述了城市低空航路网络的3种类型，并用容量和吞吐量两个指标衡量所构建网络的能力。由于尚未形成成规模的低空航路网络，部分学者在考虑自由空域环境的前提下，以航程最短或运行成本最低为目标，通过路径搜索实现对单条低空航路的构建，区域内的多条航路形成了航路网络。

数字化空域为低空经济高密度协同控制提供可能性。空中交通正由低密度向高密度发展，时空分布的不均衡性愈发明显；亟需构建管理更为精细的自适应空域系统，采用协同控制方法，将航空参与者一体化集成运行；建立更为先进的模型算法并用于决策分析，支持提升空中交通管理的鲁棒性和动态特性。数字网格空域，将空域冲突控制从连续航迹方程组求解问题转换为离散数字网格空间的概率预测控制计算问题，为大规模对象的协同控制提供了可能性。

传统空管模式无法适用于低空经济空中交通，数字化空域全面提升空管响应能力。随着无人机产业向大众化发展，传统的空中交通管理模式已无法适用于城市环境下的空中交通运行，信息技术的不断延伸为低空空域管理带来更多可能性。数字化空域以数字化建模与可视化重构为基础，提高交通能力及相应能力。数字化空域系统从信息物理系统理念出发，以空域在计算机空间内的数字化建模与可视化重构为基础，围绕飞行空域的动态配置使用，将空域管理、交通管制、机场、航空器、航空单位等航空要素有效联接；建立一套体系性的计算模型方法，优化并整合空域与交通流量、空域与交通管制的协同管理效能，全面提高空中交通的空域管理实时性及响应能力。

2.2数字空域可定位是基础，可运算是核心

数字化空域的目标为可视化+可度量+可计算，核心技术及流程包括“网格化建模”、“配置算法”、“协同管理”三部分。数字化空域实现在虚拟空间中映射管理实际对象空域使用的全生命过程。数字化空域系统的关键技术包括数字网格空域离散建模技术与编码体系、数字网格空域优化配置模型算法、数字网格空域精细管理与协同控制方法。

剖分网格基本空域体与编码体系是离散建模技术与空域优化配置的基础要求。空域离散建模技术需要从全空域和全球视角，开展数字网格空域离散建模，剖分网格基本空域体，并建立一套基于数字网格空域的编码体系。数字空域的离散建模过程，涉及空域结构剖分与属性表达、交通特征提取、航迹数据飞行挖掘三方面。之后在特定网格内按照飞入、飞出两种模式对交通流分类；评价各空域网格内的管制工作负荷、经济指标等，区分标识需要优化的网格空域；最后通过寻优计算来优化配置空域网格。

目前地理空间信息的数据组织形式主要为矢量数据、网格数据两种基本方式。矢量数据是一种面向地物对象的数据组织形式，是通过将地物对象在地理空间上的几何形态抽象成点状、线状以及面状等类型数据模型，并关联上地物的地理位置信息和属性信息的一种地物信息组织方式。网格数据则是一种面向空间对象的数据组织形式，是通过图像方式在特定数据分辨率尺度下将特定网格空间范围内的特征信息积分到一个像素值上的一种空间信息组织方式。网格化更新速度快、综合处理方便，更适合低空经济管理模式。地理时空网格数据由于属性明显、数据量大、信息密度低但数据获取和更新速度快、数据间融合和综合处理方便，而且易于分割存储和并行计算，因此更需要和适合大数据技术方法的应用。

数字空域网格化能将连续航迹方程求解转为离散概率问题，为大规模控制提供可能性。根据朱永文的《数字化空域系统发展研究》报告分析，数字网格空域将空域冲突控制从连续航迹方程组求解问题转换为离散数字网格空间的概率预测控制计算问题，为大规模对象的协同控制提供了可能性。开展微观空域体的航迹预测与宏观交通流量分布的一体化管理，构建基于网格的交通流量管理方法，为空域的精细控制提供先决条件，为改变空域固定划设管理提供重要支撑。

2.3新型空管系统是低空飞行保障底层架构

传统空管系统的覆盖面极广，任务涵盖通导监各个细分子系统、贯穿飞行活动全生命周期，所以整体设计非常复杂。国际民航组织ICAO（International Civil Aviation Organization）在1991年第十次航行大会上通过了空管系统的概念，即通信、导航、监视/空中交通管理（CNS/ATM）系统。为了指导CNS/ATM概念的实施，2003年ICAO明确了全球空管一体化的运行概念，将空中交通管理分为7个部分：为空域组织与管理（airspace organization and management，AOM）、需求和容量平衡（demand capacity balancing，DCB）、机场运行（aerodrome operations，AO） 、 交 通 同 步 （traffic synchronization，TS） 、 冲 突 管 理 （conflict management，CM）、空域用户运行（airspace user operations，AUO）和空管服务提供的管理（service delivery management，SDM）。

低空空管系统核心旨在解决高密度和大流量的管制难题、充分提升智能化程度且需要满足能够长期迭代升级的需求。根据朱永文在《空中交通智能化管理的科学与技术问题研究》文中分析，当前的交通管制以人与人之间的话音通信为主要手段，这种模式难以适应多种强耦合约束并存的无冲突交通航迹运行需求，推动现行模式转向基于数据链的自主意图协商，建立“地-空”、“空-空”自主意图协商决策模式是交通管制模式转变的重点；此外，当前的空域管理依据长期积累的历史数据进行统计，导致空域固定使用、利用率受限，难以满足未来强时变的空中交通态势演化需求，应推动空域管理模式从固定划分管理使用转向基于性能的柔性变结构管理；最后，当前的流量控制采用人在回路、以地面分散节点为中心的控制模式，难以应对未来大流量交通流，未来应建立以航迹为基础、空域与流量协同的一体化决策模式以应对高密度、异质化的飞行流量场景。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）