浅谈城市低空空域应用需求与管控
浅谈城市低空空域应用需求与管控
远望智库 樊淳彪
人类社会发展是向着城市化、城镇化发展的过程，人类社会越发展，居住在城市、城镇人口集中数量也越多，大众出行拥挤不堪。于是，人们想到了往地下管道地铁发展，为此付出了很大代价。可是人类社会发展到今天，仰望城市上空，依旧空空，很少或根本没有被多少利用。终究原因是为了城市空中安全，实质是为了确保城市地面安全。
我国2014年就颁布了《低空空域使用管理规定(试行)》， 将低空空域定义为真高1000米(含)以下， 并按照低空空域开放、动态管理、灵活使用思想，促进低空航线建设、运营维护体系建设和信息保障体系建设，以强化(超)低空空域资源的开发利用。我国“ 十三五” 规划及其100个重大工程项目中提出天地一体化战略，其具有典型的全覆盖天地、海陆空协作属性，同时在新空间发展概念中也包括了“民航、通航”基础设施网络， 未来有望实现天地多维空间互操作， 实现低空空域不同时间段内的合理空域配置， 并实现各层次空域资源可持续利用和协调，这给国家空域系统变革过程中超低空空域资源特别是城市低空空域资源的开发利用带来了新机遇。
能够在城市低空交通运输飞行的有通用航空飞机、飞艇、无人机等。但是，一般情况下不能在城市上空飞行的原因归结如下：
一是低空飞行威胁到城市地面复杂设施安全，特别是高大建筑物；
二是低空飞行噪音大，干扰城市地面；
三是低空飞行会涉密；
四是低空飞行会给恐怖犯罪行为造成瞬间不可控行为；
五是易造成城市天空排放污染。
城市低空空域资源作为空域资源最接近地表的一部分，在其开发利用过程中体现出空间资源更宝贵价值和产能创造出的特征。人类社会发展到今天，在城市地面交通拥挤不堪情况下，在空中交通运输体系和智能化管控科技如此先进时代，是该考虑充分利用城市低空空域宝贵资源的时候了。
美国优步公司自去年开始与各利益相关方展开接触，探索城市空中交通的理念，分享该公司的观点，探讨问题和解决方案，协助加速城市空中交通的发展。
一、城市低空空域应用最实际需求
1、应急事件空中到达，用于处置较大的地面突发事故；
2、空中交通到达现场紧急抢救与紧急运送；
3、开辟空中交通运输通勤通道；
4、空中到达开辟特快传递运送通道。瑞士邮政(Swiss Post)、瑞士全球货运公司(Swiss World Cargo)与美国马特奈特公司(Matternet)已合作研制并测试了Matternet ONE无人机投递系统，并在特殊投递环境和投递物品中形成运输能力。Matternet ONE无人机可在距离地面50~100m的超低空沿内置导航系统设定的目的地和路线飞行。
5、空中对地面情况实时巡逻、事件监测；
6、空中环境监测；
7、航空拍摄；
8、高端商务空中交通快速直达。
二、 满足城市低空空域实际需求实现办法探索
一是严格并分别划设空中飞行航路，建立安全的三维数字化空中走廊体系。
1、将有人驾驶航空器与无人机飞行通道划分开，即分开设置。
2、按飞行器速度（如飞艇类慢速飞行器）分别划设飞行通道。
3、按飞行器种类限定不同的飞行高度层。
4、开设双向航路，避免飞行器空中飞行相互避让。
二是充分利用城市绿化带上空与城市内江河流域包括水渠域上空开设空中航路，合理避开公路、轻轨、街道、高楼区、厂区、学校、商业广场等。考虑到这些航路相对安全，将这些航路多用于空中通勤航路。这方面在城市整体规划建设中要预先考虑。
三是用于城市低空空域飞行的飞行器原则上要采取电瓶动力飞行器，以做到无噪音与零排放。
四是充分考虑空中交通飞行起降点与地面交通枢纽相结合。可在地面交通枢纽处开设飞行起降平台。这方面也应在城市整体规划建设中要预先考虑。新建城市规划设计不仅设计地面建筑设施，要统筹考虑立体利用空中交通通道，实现配套最大安全有效利用价值。
五是可考虑城市高楼顶作为飞行器起降平台。这方面在建高楼时也应预先设计好、预留好。
六是多开发一些动力性强、承载容量大且有安全保障的的飞艇作为城市上空交通运输飞行器，以满足空中交通通勤、快递需求。
七是多开发一些智能化的、直升无人机，可预置飞行速度和飞行路径的无人机，减少地面遥控飞行的随意性。美国优步公司最近寄望与汽车开发商、政府、社区利益相关者以及监管部门展开合作，共同推出垂直升降的用于城市空域飞行通勤工具。
三、 严密管控城市低空空域应用
城市低空空域使用需要管控，管控是为了更好地应用。城市低空空域应用原则和前提应该首先是确保空中安全有序，为确保空中安全有序，要从以下几方面做到做好：
（一）建立安全的三维数字化空中走廊体系，科学规划、设计、建立城市低空空域交通飞行航路航道和空中安全走廊。
在已划设的城市中心、重要区域禁飞区基础上，再增加或者扩大一些空中交通管制禁飞区（因为城市部分低空空域被开放应用了），以确保城市核心区域空中安全。其飞行通道划设既要有一定的政策支持和使用权限，也要依据一定的方法在符合城市功能区和建筑物实际情况下选择最优通道。
因飞行区域边界模糊而需要通过可靠的地面建筑参考点予以界定， 这是低空空域的特殊之处，因此3D城市模型成为低空飞行器活动通道划设的基础方法，这是一个综合运用空间信息技术、真实反映城市地物的平面位置关系和地物高程信息的应用模型，可直观进行城市内部空间分析和效果展示。针对城市区域空域资源的边界模糊性及地面建筑的复杂性，可以3D城市模型障碍栅格图方法为基础，进一步向最优函数地图方法演进，实现低航空器活动最优通道的选择和协同管理。
（二） 量化飞行
量化飞行也可说成固化飞行，类似地铁、汽车运行。一是指严格登记注册进入城市低空空域飞行的飞行器，类似汽车牌照登记注册。二是常态化固化飞行器的路线与飞行时间及起降地点，不得逾越。通俗讲就是在特定的地点起降、特定的航道上按特定的时间飞行。一般取消小区域飞行，作小区域飞行的必须是经过登记注册特许的飞行活动，如急救、公安武警执行任务等飞行活动。
（三） 地面全程监视可控
所有升空的大小飞行器一律在地面管控中心全程能监视得到，控制得到。首先在技术手段上要分片可靠建立监视系统，制约、管控违规飞行。
（四） 净化升空飞行
所有飞行器在升空之前，要对飞行器本身、搭载飞行器的人和物品通过严格安检合格后才能准升空。
（五）预置自律飞行智能系统
所有飞行器要智能预置好固定的飞行时间、飞行区域、飞行航路的高度及航线。从飞行器自身根本消除违规飞行。
（六）飞行员要取得相应的飞行驾驶证持证驾驶飞行器，无人机操控者也要取得驾驶证，持证上岗。
（七）建立完善的城市低空空域飞行体系法规标准，严厉依照法规执法有序运行。依照法规严惩黑飞、危飞行为。
在城市无人机飞行管理中，美国 FAA和地方政府间实行的严格权力划分基本是围绕空中交通隔离区划设而形成的，其经过历史演变和经验总结已成为超低空空域（100米下）管理的重要模式。长期以来FAA和地方政府一同在联邦法规框架下构建禁飞区以限制无人机使用。FAA空中交通隔离区的划设更多是从全局出发并兼顾环境保护区、民航机场、市中心上空的空域使用等。FAA强调：在高度城市化地区如果市政当局缺乏对空中通道的实际控制，将会面临城市区域超高层项目与无人机飞行项目的双重损失。
综上所述，开启城市低空空域飞行，就是要确实做到科学智能规划、按规有序飞行，依法严厉管控，确保万无一失。
相信在不远的未来，城市宝贵的低空空域资源被开发利用，城市居民出行还可选择升空通行，城市上空会由现在的空白呈现出一幅立体生动飞行的亮丽景观。以此带动相关产业和就业，美好社会。
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