再论低空经济（之四）：构成与基石
再论低空经济（之四）：构成与基石
覃睿 中国民航大学交通与科学学院 教授
借中央经济工作会议之东风，“低空经济”有望加快发展，并迈向新高度。一年前，作者先后对低空经济的本质特征与概念定义、与通用航空（产业）的联系与区别、低空空域（见《再论低空经济之一、二、三》，附文末）等进行了初步阐述，同时发表了《再论低空经济：概念定义与构成解析》。鉴于论文的侧重和篇幅，相关内容尚有欠缺，为此有必要稍微深入细致地阐释低空经济系统构成，尤其低空经济发展的条件基——低空交通问题，以供参考。
一、低空经济系统的“1+3+4”
随着低空航空载运和作业装备技术发展以及飞行活动范围与规模持续拓展，低空经济系统构成可概括为由需要专门知识与技能支撑的三大关联的核心产业领域：①低空运输、作业与休闲娱乐业；②航空载运与作业装备技术业；③低空交通基础设施与服务业。其中，低空运输、作业与休闲娱乐业是生产低空经济领域终端产品——低空飞行产品/服务（低空飞行活动，以下称为低空飞行产品）的行业；航空载运与作业装备技术业是为生产低空产品提供主要装备技术的行业；低空交通基础设施与低空交通服务业是为低空飞行产品生产提供支撑条件的行业。
基于生态系统隐喻经济系统视角（Gordon L. Clark等，2018），上述三大核心产业的经济主体构成低空经济系统的三大核心种群。除外，低空经济系统的生态形成、发展、弹性、演替、恢复等离不开科教文、投融资、政府、中介机构等辅助种群作为条件和支撑。限于篇幅，本文主要对三大产业进行初略说明。
图1：低空经济系统的构成
（一）低空飞行活动（低空飞行产品）：低空经济的终端输出
低空运输、作业与休闲娱乐等低空飞行活动是低空经济直接面向最终用户或消费者的最终产出形式。于此，低空飞行活动可视为一种产品，只不过这种产品是一种服务性产品。低空飞行产品在飞行过程中实现其价值和价值交换，也就是说，生产与交付的同时进行特征是该产业的主要特征。至于低空运输、低空作业和低空休闲娱乐的划分，则基于的是低空飞行活动的服务属性。值得注意的，尽管飞行培训/训练飞行小时数在低空飞行活动的占比很高，但它属于中间品，而不是低空经济的终端输出产品，应归于科教文种群。这是因为，飞行培训/训练的受训是飞行技能的养成或保持，为的是最终从事飞行职业或开展飞行活动，而不是直接面向最终用户或消费者。
将低空飞行活动视为一种“服务性产品”至少有两个好处：①可在普通大众认知与航空专业知识之间架起理解和沟通的桥梁，以消除普通大众的困惑；②让低空飞行活动供给企业树立产品观，开启产品创新、生产和营销思路，树立产品/服务意识。需要特别说明的是，作为服务性产品的低空飞行产品，它是航空技术与行业/场景专业知识相结合的产物。为此，低空飞行产品的创新研发、生产、营销和交付，与特定行业、特定场景相结合。在产品的具体生产交付中，又是基于项目/任务进行资源组织和实施，因此相关工作又可以参照项目管理思想及理论方法。
（二）航空载运与作业装备技术：低空飞行产品的核心生产工具
采用“航空载运与作业装备技术”，而不是“低空载运与作业装备技术”，是因为后者实在难以囊括生产低空飞行产品的所有工具。航空载运与作业装备技术包括航空载运装备技术和空中作业装备技术两大类。其中，前者（飞机、直升机、无人机等）与汽车、轮船、火车一样，是载运工具，只不过是用于空中飞行的载运工具。后者指的是在空中飞行过程开展作业（Aerial Work）所需的装备技术，如高压清洗系统、外吊挂装运系统、遥感技术与系统、喷洒/撒系统等，只不过这些装备技术与系统是搭载航空载运工具之上的，且需要与特定行业与场景专业知识相融合。
在低空经济中，航空载运工具是关注度最高，也最受地方政府青睐的领域。诚然，航空载运工具研发制造难度大，产业链条长，溢出效应大，感觉上也很高大上。但要充分意识到，它只不过是用于生产低空飞行产品的工具，没有低空飞行产品需求，再怎么高大上的载运工具也是没有市场的。考察百余年的航空史，寄予美好愿望，但最终未能实现量产的航空载运工具要远远多于最终实现量产的航空载运工具。
（三）低空交通基础设施与服务业：低空飞行产品的生产支持体系
低空交通基础设施主要包括起降场地（主要是机场）、通信导航监视设施、航空气象观测站等；低空交通服务主要包括航空情报服务、航空气象服务等，还包括必要时的飞行间隔配置服务、应急救援服务等。低空交通基础设施与服务是为低空飞行产品生产提供支持条件的，其内容形式与方法途径是由低空飞行活动的基本特性所决定的，与地面交通、航运交通有相似之处，又有着自身显著的区别性特征。
首先，飞行产品的生产于三维空间，比地面交通和航运交通多了一维。多这一维就多出很多问题。例如，地面交通主要涉及纵向和侧向的水平方向安全间隔问题，空中交通则增加了需要注意的垂直方向的安全间隔。这不仅大大增加了载运工具操作者（飞行员或遥控飞手）的观察或感知负担，通常在近距离和高密度交通条件下，是很难观察或感知到垂直方向间隔的。这也是飞行高度需要分层和借助仪表辅助空中交通的原因之一。
其次，百年航空发展史，从某种角度上，可以视为航空载运工具性能的变革史，性能复杂多样的航空器越来越难以共享同一片天空，尤其是在低空空域内。但是，由于人类工作与居住生活之地向都市区、城市群聚集，又需要包括国家航空器在内的各类航空器围绕都市区、城市圈共享低空空域。为此，有效解决低空空域这一矛盾，已成为摆在全球空域管理当局面前的主要问题。
实际上，从上世纪50年代开始，低空交通基础设施选址、布局、建造以及低空交通服务的专业化程度越来越高。近年来，随着航空技术的创新发展和应用拓展，低空交通基础设施和低空交通服务业更成为当今低空经济发展的关键问题和创新发展方向。
二、低空经济发展的基石：低空交通条件与能力水平
低空空域的使用和占用主体众多，它不仅是人类航空活动的主要场域，而且是飞鸟的生活活动空间、人类的射击与发射活动使用空间、人类架空架高构筑物的占用空间，还是天气活动最为复杂的空气空间。为此，低空空域的航空行为一旦开始实施，低空空域就进入了交通状态，交通特性就展现无遗。
低空飞行活动的经济性、规模性和时效性等是低空经济发展的关键，低空交通条件和保障能力水平就成为低空经济发展的关键核心问题。可以说，当前低空空域所面临的绝大多数问题实质上就是低空交通问题，即便是国家前期推动的低空空域管理改革，要解决的核心问题实质上就是低空交通问题。
一直以来，低空航空行为都是专业人士的领域，脱离了大众的日常经验与认知，低空交通也就成了普通大众难以理解的领域。随着低空航空技术持续创新发展，又出现了诸多尚待解决的低空交通科学问题和工程技术难题，这些问题的解决，绝非一己之力、一时之功所能及，也绝非寥寥数千言能言尽。为了更易理解和传播，下文以更接近大众日常认知的视角略述几个低空交通问题。
（一）低空交通的“同”与“不同”
“交通”是“交”和“通”的统称，其中“交”即有交叉（冲突）、交汇的通行行为和方法，“通”即时间与空间的重叠引发的资源协调需求或现象。换言之，交通的核心就是对时空上重叠和冲突的通行行为进行协调。低空交通在本质上就是协调时空冲突，只不过它针对的是低空航空行为（飞行活动），且因所处的3D空间场景又有着独有特征（见表1）。
表1：低空交通与高空交通、道路交通的比较
交通主体 | 交通环境要素 | 交通场景空间形态 | 潜在交通冲突与协调 | |
低空交通 | 大小构型各异的无人机、有人机以及飞鸟等其他飞行物。 | 架空架高建筑物；高低起伏的地形地貌；非连续/不规则气流；低云与低能见度；飞机结冰；雷暴等 | 三维通行；交通主体占用数十至数千米半径的圆球形三维空间； | 交通主体动机与行为信息不对称，交通要素在时空上重叠；交通主体自主协调为主。 |
高空交通 | 军航飞机、民航航班飞机、直升机等航空器。 | 非连续/不规则气流；飞机结冰；雷暴等 | 三维通行；交通主体占用数千米到数十千米的圆球形三维空间。 | 交通行为时空重叠；空管部门集中协调与控制。 |
道路交通 | 行人、机动车、非机动车等。 | 道路及其通行性能；地面湿滑与结冰。 | 二维通行；交通主体占数米到数百米的二维空间。 | 交通主体动机与行为信息对称化程度较高，时空重叠；交通主体自主协调。 |
1. “尴尬”的交通空间尺度与关系
相对高空交通和地面交通，低空交通的最大区别在于各交通主体/要素之间需要保持一个“数十米至数百米”的“尴尬”间距。之所以“尴尬”，一是这一间距已超过了人们准确捕获周遭交通主体动机和行为信息的空间尺度，普遍适用于地面交通的“看见-避让（see and avoid）”交通冲突解决技能需要经过专门训练才能习得。更甚的是，当交通主体之间的间距达到数百米，其相对速率超过一定范围后，“看见-避让”将失去发挥作用的条件。其二，这一间距又不如高空交通那么远，因此又没有必要如同高空交通那样完全采用全域集中调配交通间隔的模式。也就是说，低空交通需要建立一套不同于“看见-避让”与“集中调配”的安全间隔保持技能和能力体系。
2. 有赖于复杂性的三维导航
相对于二维空间，增加了垂直维度的三维空间内的导航要复杂的多。首先，三维空间的容量是二维空间的1.5次幂，所要表达的空间要大得多。其次，由于有三个定位面，所以要编码的方位信息更复杂。第三，垂直维度特有的重力与逆重力问题大大增加了计算信息量和工作量。第四，垂直方向上没有诸如地磁场、北极星之类的导航线索。
换言之，在3D空间中导航，需要知道“如何定位”、“如何定向”以及“在哪个方向移动”这三个问题。所有这些都需要锚定于可以指定位置、方向和运动空间定义框架的物理世界。在人类世界中，可采用一种公制坐标系或信号系统来指定相对距离和方向。
但研究表明，尽管人们对坡度的感知是恒定的，但坡度感知的准确性却大打折扣。例如，人们往往会大大高估山丘的陡度，通常将5度的山丘判断为20度，而将30度的山丘判断为接近60度。这是因为，人们感知到沿着视线的距离被缩短了，亦即感知到坡度的水平距离比给定垂直距离的实际情况要小，因此坡度比实际情况更陡峭。为此，通过技术手段来摆脱人类天然局限性，对于低空交通中的三维导航对于低空交通扩面增量至关重要。
图2：人类坡度感知与实际之间的差距
（二）低空交通条件与能力水平
可见，良好的低空交通条件与能力水平是低空经济发展的基石。因为只有具备良好的低空交通条件和能力水平，才能安全、经济、高效地开展各种低空飞行活动，低空运输、低空作业、低空休闲娱乐等低空飞行活动才能活跃起来，航空载运与作业装备技术才有用武之地。通常，低空交通条件和能力水平包括便捷的起降场地及其空间布局、低空航路航线的联通性及使用的经济性、低空交通服务资源的低成本和可便捷获得性、航空安全保障服务体系的健全性与高响应性等等。
过去百余年间，人们一直在不遗余力地为低空飞行活动创造更好的低空交通条件。从早期的磁罗盘、野外篝火、旗手等到后来的雷达、ILS、ADS-B及自动气象观测等，目前已逐渐发展出一套较完善的针对传统油动-有人驾驶航空活动的低空交通条件规范标准，并于上世纪50年代开始逐渐建成了较为健全的低空交通条件体系，包括通用机场体系、低空航线网络、低空航图、飞行服务保障体系、航空安全风险防范与救助体系等。过去十余年间，我国也一直努力改善低空交通条件和能力水平，并取得一定成效。
总体上，现行的低空交通条件是基于燃油-有人驾驶航空技术性质与技术经济特点的选择结果，尤其是通用机场/起降场地与低空航线网络的空间布局和使用。民航规章从航空载运工具、航空人员、运行实体等多个维度对低空交通准入进行了细致而严格地规定。但相对于人们对高效便捷的直接连接服务的无止境追求，现行低空交通运输与作业系统只经济地满足了极小部分潜在需求，还有巨大的潜在需求未能有效地转化为现实需求。而这种转化，不仅有赖于颠覆性低空航空技术的出现，而且有赖于低空交通条件的根本改善。
近年来，新能源推进技术、无人驾驶航空技术、先进航空制造技术和新一代信息技术等先进技术的复杂融合，将低空交通载运工具和交通科技推向了一个前所未有的高度，大大延展了低空交通的空间范围，并将深刻改变低空交通条件和能力水平。
总之，未来已来，抓住低空经济生态构建的窗口期，加快打造低空交通条件与能力体系，抢占全球低空航空技术竞争前沿高地，是时代赋予的命题与机会。关于低空经济与低空交通，还有很多很多需要深化细化，限于作者的能力水平和篇幅，如有不当之处，敬请读者多多批评指正。
覃睿 中国民航大学交通科学与工程学院教授，低空交通与低空经济研究团队负责人。作者长期从事低空经济和通用航空研究，并于2010年开创性的提出低空经济概念，给出了低空经济定义，并对低空经济的产业构成进行了初步阐述。2023年，作者采用形式逻辑的内涵定义法，再次对低空经济进行了定义，并较为直观系统地阐述的低空经济系统的构成。近年来，作者致力于在低空经济领域与普通大众之间搭建沟通桥梁，让航空专业知识走出小圈子，让普通大众更容易理解航空专业知识。
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