低空经济中的空域管理与安全监管研究
低空经济中的空域管理与安全监管研究引言
低空经济在国务院2021年2月印发的《国家综合立体交通网规划纲要》中被正式纳入国家级战略规划，目前已有17个省(自治区)将低空经济纳入政府工作报告内容中,涵盖无人机运输、空中旅游、农林植保、应急救援等众多领域。
低空经济作为一种新兴的综合性经济形态,逐渐展现出巨大的潜力和价值，工信部2024年4月1日发布的《中国低空经济发展研究报告(2024)》数据显示,2023年我国低空经济规模达5059.5亿元,增速达33.8%,低空飞行器制造和低空运营服务贡献比接近55%,围绕供应链、生产服务、消费、交通等经济活动带来的贡献接近40%,预计到2026年,低空经济规模有望突破万亿元，达到10644.6亿元。
低空经济的健康、平稳发展,依赖于空域管理和安全监管的双重保障。我国低空交通受中国民用航空局的严格监管,目前我国空域分为七类，其中A至E类为管制空域,G、W类为非管制空域,低空经济涉及到非管制空域G类、W类和部分管制空域，包括真高在300米以下或海拔6000米以下对民航公共运输无影响的空间,适用于载人或载货垂直起降飞行器的中低空作业。
空域管理涉及到空域的分区调度、飞行器管控、飞行活动审批等诸多内容,面临着资源紧张、飞行器种类繁杂、标准差异大等一系列问题。安全监管作为低空经济的另一项重要组成部分,涉及对飞行器的实时监控、规则制定与更新、空域权限分配等内容,存在监管差异大、技术手段滞后、标准不明确等诸多隐患。研究旨在深入剖析低空经济中空域管理和安全监管的现状，分析问题成因,探讨提高空域管理效率、强化空域安全监管的方案,助力低空经济“飞”得更高。
低空经济概述
低空经济
根据国务院、中央军委印发的《关于深化我国低空空域管理改革的意见》解释,低空经济指在垂直高度在1000米以下、根据实际需要延伸至不超过3000米的低空空域范围内，以各类有人驾驶和无人驾驶航空器的低空飞行活动为牵引,辐射带动相关领域融合发展的综合性经济形态，涉及的航空器主要有eVTOL(电动垂直起降飞行器，包括多旋翼型飞行器、升力+巡航型飞行器、矢量推力型飞行器)、无人机(消费级、工业级)、直升机以及传统固定翼飞机等。
2023年我国低空经济规模突破5000亿元，货运物流、城市载人两大场景占比分别为52%、46%,长途航空占比2%,如图1所示,在低空服务、低空运输、低空安防、低空制造4大类50余项细分领域中取得快速发展,领域共有企业近5.8万家，五年内成立的企业近2.1万家?。数据说明,我国低空经济具有明显的立体性,将经济活动由地面向空中延伸,形成了三维空间的立体经济形态。同时,我国低空经济局地性特征明显,以小飞机、小航线、小企业为依托,地域窄、规模小但关联度高,核心是航空器与各种产业形态的融合,如通航、缉私以及军事等领域的应用。
低空经济中的空域管理
空域管理是对低空空域内的飞行活动进行系统规划、组织、监控和协调的过程。如图2所示，我国低空经济中的空域管理由中央空中交通管理委员会领导，由中国民用航空局空中交通管理局协同军事航空管理单位,组织7大地区空管局、区域空管单位实施,兼顾军用和民用航空需求和公众利益，结合国家安全、飞行需求、导航、雷达、机场和自然环境等因素,不仅需要对航空器的垂直和水平分离进行控制，还包括对航空器的注册审批、航线规划、容量评估和高度分配等,以确保飞行器稳定、空中交通正常运行,保证飞行任务的执行效率。
低空经济中的安全监管
安全监管是在低空经济领域内，为了保障飞行安全而采取的一系列监督和管理措施，包括对低空飞行活动的安全评估、监控、协调以及应急处置和救援等。近年来国内低空飞行安全事件时有发生，2021年4月河南函谷关景区观光直升机迫降导致2人受伤,2022年7月一架直升机在北京十渡风景区坠毁导致2人遇难，这些教训时刻警示低空经济从业者们“生命高于一切,安全重于泰山”。有效的安全监管可以充分减少甚至避免安全事故的发生，提高产业的竞争力和可持续性。
低空经济中空域管理的现状与问题
空域管理的现状
近三年低空空域需求不断增长,对空域管理的要求日益提高，为适应这一趋势，民航局划分了管制、监视和报告三类低空空域,配套制定了管理法规和运行保障条例。然而,一方面,空域划分不合理、调整不及时,管理覆盖不全面,运行机制不顺畅，导致空域资源利用效率低,企业难以实现利益最大化。另一方面,法规制度不健全,基础设施不配套,责任划分不明晰,服务保障不及时,增加了行业风险。此外，飞行器种类繁多、飞行活动复杂多变等客观医素,也给空域管理带来了新的痛点。低空空域管理急需在方式方法、管理手段上突破提升。
空域管理面临的问题
截止2023年,我国低空飞行器飞行累计时长达到2311万小时，当年飞行总时长达144.25万小时(同比增长11.8%),近五年总体呈快速上升趋势,处于全球先进水平,低空空域内的轻、小型飞行器成为飞行主力如图3所示。
与庞大的飞行数量相比，有限的空域资源和不完善的管理手段等诸多因素制约了低空经济的快速发展。当前空域管理面临的问题包括:
1.空域资源不足。截至2023年底,国内注册的低空飞行器达126.7万架,而能供低空飞行器使用的航线不足千条,起降点和导航设备、相关配套设施严重不足，日益增长的飞行需求和有限的空域资源矛盾突出，多数飞行任务无法按时完成，准点率不足60%,各航司需要等待较长时间获取空域使用许可。
2. 空域环境复杂。我国适合低空经济发展的平原、丘陵地区的空域多处于大气对流层下的摩擦层，容易产生雾、低云、沙尘、风等不利于飞行的气象条件。适航的低空飞行器按尺寸分为微型、轻型、小型:中型和大型等五大类60余种,有着不同的技术特点和飞行要求。此外,热门地区的航线密度大，在三维空间下相互交错,需要制定精细化的空中交通管理策略。上述原因都增加了空域管理的复杂程度。
3. 法规不健全。大力发展低空经济至今不过3年时间,目前的法规主要有《中华人民共和国民用航空法》和2024年施行的《民用无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》民航局颁发的《民用无人驾驶航空法规标准体系构建指南V1.0》民用无人驾驶航空发展路线图V1.0(征求意见稿)》等条例涉及无人机及操控员的管理、空域和飞行活动管理、监督管理和应急处置、法律责任等,能够在一定程度上作为低空经济的法规依据。然而,当前法规在细分领域有较多空白和模糊地带,存在定义不明确、条例不具体的现象,导致非法飞行行为频出,扰乱正常的低空经济秩序。
4. 技术储备不足。空域管理需要强大的技术支撑,包括先进的监控技术、通信技术、评估技术等2023年出台的《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》提出统筹建立低空航空器一体化综合监管服务平台,通过信息化手段对航空器的身份识别、飞行计划、飞行动态等关键信息进行监管。然而，当前空管技术人员技术储备不足,对大数据、大模型等前沿技术的掌握和应用较少,管理系统难以满足庞大的飞行数量和先进的飞行器性能带来的管理需求,新系统建设还处于探索中。
5. 协作机制匮乏。低空空域管理涉及多个部门协作,包括民航、空军、气象等。在繁忙的空中交通时段或复杂天气条件下,空域内多架飞行器无法获知他方的飞行计划和意图,导致飞行冲突;某个空域进行空置管控,导致相邻空域飞行器严重阻塞;飞行器遇险后信息传递不畅、决策迟缓造成救援时间延误。这些都是现阶段空域管理缺乏协作机制的表现。
低空经济中安全监管的现状与问题
安全监管的现状
低空经济中的安全监管事件包括航空器的不良运转或设备缺陷、人为因素造成的违章事件、执行标准和飞行程序的困难事件、影响空域安全的其他事件等。2021年至今,随着《中华人民共和国空域管理条例(征求意见稿)》等条例的发布,明确了空域划设、使用、评估、保障等各个环节的安全标准,为低空经济提供了安全监管依据,同时,安全监管融合了更多智能化手段,包括无人机监控技术、卫星定位技术、数字追踪技术,使实时跟踪和管理成为可能。尽管法规建设和技术支撑不断加强，安全监管仍面临很多问题,激增的飞行器的数量、复杂的空域环境在客观上增加了监管难度"。另一方面,低空经济具有极强的跨界性,涉及到众多职能部门和行业领域,需要多单位的密切配合,增加了安全监管的沟通成本。此外,随着低空经济的全球化，国际合作交流在安全监管中变得越来越重要,我国与美国、法国等工业级低空经济活跃国家在安全标准制定、跨国保障等方面有较大差距，行业话语权较低。
安全监管面临的问题
如图4所示,根据美国直升机安全协会(USHST)的数据显示,世界范围内低空飞行器安全事故率为每10万小时发生3.72次，其中使用率最高的直升机事故率高达8.09次/10万小时,远高于通航客运飞行器0.159次/10万小时的概率。根据中国民用航空安全信息系统数据，我国客运飞行器事故率为0.023次10万小时,低空飞行器的安全事故率为每10万小时发生约1.11次,远低于全球平均水平,但相比于传统民用航空,风险性仍然偏高。
充分的安全监管可以有效减少低空飞行的安全事故,当前我国低空经济中安全监管存在如下问题:
1.安全标准不明确。截止2024年4月,低空经济相关的国家级法律法规共有5项，各地区也制定了相应细则,但尚无针对安全监管的章程,在实际运行中,安全监管缺乏明确的标准依据和执法原则。
2.地区标准差异大。各地区经济发展水平、自然环境特征、空域资源条件不同,采取的安全监管落实方案存在较大差异,跨区域运营的航司往往需要适应和执行多套标准，不利于市场的长期发展。
3.监管手段落后。低空飞行器的庞大数量和先进技术导致传统的安全监管手段难以适应。如对无人机的监管,传统的地面目视方式存在盲区而无法实现，又如传统的监视无线电距离的有限,难以对超低空飞行器实时追踪、协调。此外,低空飞行器的飞行数据、运行状态等信息缺乏汇总分析平台,难以进行风险评估和预警。
4.安全理念落后。管理人员的安全理念多停在传统飞行器的阶段，没有根据低空飞行器特点和低空空域环境特征及时转变,同时轻视无人设备飞行安全的重要性,缺乏专业知识技能和国际化视野，导致对低空安全监管的应对能力不足。
5.缺乏合作交流。空域安全是全球性问题,需要各地区、国家之间的协作与配合。各国在空域安全监管方面积累了大量的数据和经验,由于缺乏信息共享机制,这些宝贵的信息无法得到有效利用。各国在空域安全监管方面存在不同的标准和规范，导致在国际合作中难以形成统一的认识和行动。不同国家的法律法规对空域安全的监管存在差异,导致跨国界的空域安全问题无法得到妥善解决。
低空经济中空域管理与安全监管问题的建议
空域管理问题的建议
结合我国国情、低空经济总体态势、空域环境、相关政策法规,针对当前空域管理中存在的问题,提出如下建议:
1.完善法规体系。根据各地区在实际运行中遇到的法规漏洞和定义模糊等情况,细分应用场景,出台国家级总体方针和各地区补充文件加以完善。以科学化、数字化、协同化为原则健全低空飞行活动的准入和审批流程。明确低空经济各参与方的责任和权利,做到有法可依,违法必究。
2.强化空域协调。依据区域内低空飞行器数量、空域特点、地面环境和飞行需求,统筹考虑军民航、通用航空等各类用户的冲突因素,分类划分执飞空域和缓冲区。根据气象情况等客观因素动态调整，建立空域实时协调管理和区域联动机制，监测空域使用情况,评估流量及障碍物冲突,对危险事件进行仿真评估预警,确保空域资源得到安全高效的利用。
3.推动技术创新。引入人工智能、大数据分析技术和设备,新建或升级仿真评估系统、无人机一体化管理系统、空域实时监测系统、大数据流量评估系统、空域智能分配系统等。加强与高校、科研院所和科技企业合作,提升技术人员科研能力和创新水平接轨前沿技术。建立线上培训平台，开展从业人员常态化培训,提高空域使用意识和操作能力。鼓励发展光电、雷达、新能源动力、高强度复合材料等低空领域制造项目。
4.加大基础设施建设。在景区、商业广场、高层建筑物等满足起降标准的必要场所修建低空飞行器起降点,加大导航台、雷达等低空基础设施建设的投入,修建飞行服务站、候机厅等配套设施。对传统飞行程序导航设备进行硬件升级,建设并推广PBN导航设施,提高低空飞行的精确性,为低空飞行器的起降、停放、补给、维修服务。
5.设立反馈通道。由中央到地方、由管理单位到运行单位,沿低空经济生态链逐层设立双向沟通反馈渠道，由上到下对流程审批、空域划分、飞行标准、管理政策等内容说明解释,对生产运行中遇到的实际问题由下到上进行填报反馈,以公开透明的方式解决空域管理中遇到的问题。
6.重视模拟评估。依托高效、精准的空域仿真系统、飞行模拟系统等数字化设备,预先录入环境参数、飞行器数据和飞行计划,对飞行任务中的障碍物冲突、流量过载、碰撞风险等模拟评估,评估结果作为空域管理的重要参考依据。
7.推广军民融合。我国空域资源很大部分由军方负责管理,截至2023年空军共开放约60个机场实行军民合用共管,发挥了重要的纽带作用。利用合用机场的跑道、导航设施,能够迅速开展通航业务节省建设资金,合用共管的方式能充分满足应急救援、医疗抢险、飞行培训等低空通航业务需求,需要大力发展。
8.鼓励产业协同化。鼓励低空经济产业链的上下游企业协同合作,推动技术创新、标准化制定和产业升级,培育产业生态,发展第三方检测及适航认证平台。建立以独角兽或权威企业牵头的低空经济行业协会或组织,加强行业自律和规范管理,推动低空经济的规范化发展。
综上所述,低空经济中的空域管理需要政府、企业和社会各方的共同协作,通过政策、技术、基建、观念等多方面优化升级,为低空经济的发展保驾护航。
安全监管问题的建议
针对我国低空经济中安全监管的现状，在与监管单位访谈了解的基础上,参考其他国家监管手段，提出如下建议:
1.明确安全标准。健全低空经济中安全监管的法律法规,涵盖飞行器的设计、制造、运营、维护等各个环节,明确安全标准、监管责任和处罚机制,为监管提供法律保障。加大安全监管资金支持力度,建立监管机构或部门，专职负责制定监管流程、解读法规条款、行使执法权力,确保监管工作的有效性和高效性。
2.提升监管技术。开发无人机反制设备，引入先进的监管技术和手段,如无人机识别系统、卫星定位系统、大数据分析系统等,提高低空飞行活动的监管效率和准确性。同时加强与高校、科研机构、安防企业的合作,推动安全监管技术的研发和转化。
3.推进国际合作。牵头设立国际安全监管合作组织或论坛,为各国政府、企业和研究机构提供一个交流合作的平台。制定国际合作框架协议，明确合作目标、原则、领域和方式。推动各国在低空飞行器设计、制造、运行等方面的安全合作,加强空域安全管理、飞行器运行安全管理、低空通信安全管理等领域的技术交流。各国共同应对低空经济发展中面临的安全、隐私、环境等挑战,建立对话机制及时交流安全监管相关的政策信息和经验做法。
4.重视安全教育。通过线上线下相结合、理论宣传配合案例分析的方式加强安全监管相关的宣传和教育,提高公众对空域安全的重视程度。鼓励公众参与低空经济安全监管工作,举报“黑飞”等违法行为,形成全社会全面关注、共同参与的良好氛围。
5.推动区域一体化监管。推动跨地区一体化安全监管的发展,建立区域性协作组织或联盟,制定明确的飞行规则、空域管理、航空器适航性标准等安全监管政策,多区域监管人员共同组建监管队伍落实执行。协调区域内优势设备、技术、空域资源,共享安全数据和监管经验。
综上所述,低空经济中的安全监管不仅需要相关职能部门严格执行、开拓进取,还需要社会各界的监督参与以及广泛的国际交流合作。安全监管关乎低空经济的健康发展,意义重大。
低空经济的发展趋势
2024年3月，工信部等四部门联合发布的《通用航空装备创新应用实施方案(2024-2030年)》提出，到2027年，我国通用航空装备供给能力、产业创新能力将显著提升,现代化通用航空基础支撑体系基本建立,高效融合产业生态初步形成,以无人化、电动化、智能化为技术特征的新型通用航空装备在城市空运、物流配送、应急救援等领域实现商业应用。到2030年,以高端化、智能化、绿色化为特征的通用航空产业发展新模式基本建立，支撑和保障“短途运输+电动垂直起降”客运网络、“干-支-末”无人机配送网络、满足工农作业需求的低空生产作业网络安全高效运行,通用航空装备全面融入人民生产生活各领域,成为低空经济增长的强大推动力，形成万亿级市场规模。
北京市下发的《北京市促进低空经济产业高质量发展行动方案(2024-2027年)(征求意见稿)》提出,未来北京将创新并开放多元应用场景,构建无人机+公交物流配送新模式,探索分体式飞行汽车城际通勤+城内摆渡应用新业态,建设一批实验室、技术中心,建立全国统一的低空飞行服务平台。
未来五到十年,低空经济将迎来技术创新和结构突破,AI智能化垂直起降飞行器等新型低空设备将不断涌现,性能进一步提升的同时应用场景也将更加广泛。低空通信、导航、监控等关键技术将结合云共享数据平台和大模型数据分析,效率呈指数级增长。无人机物流、低空旅游、城际间空中交通等领域逐渐成熟,形成庞大的产业链和产业集群。此外,随着政策的逐步完善和市场的不断拓展,低空经济将吸引更多的企业和资本进入,进一步推动市场规模的扩大，从低空飞行器的研发、制造到运营、维护等环节形成完整的产业结构,带动航空材料、航空电子、航空服务等快速发展,共同推动经济的繁荣。
在此基础上,各国政府将不断加强政策协作,尤其在低空飞行器的适航认证空域管理、安全监管等方面。未来,低空经济的发展将充满机遇和挑战,不断创新、加强合作、完善产业链、加大政策支持、重视安全监管并积极拓展应用领域,一定能推动低空经济的健康、快速、可持续发展。
结语
空域管理与安全监管是保障低空飞行安全、提升低空使用效率,推动我国低空经济可持续健康发展的两大关键因素。研究说明,在空域管理方面,通过完善法规体系、强化空域协调、推动技术创新、加大基础设施投入、设立反馈通道、重视模拟评估、推广军民融合、鼓励产业协同化等方法,能够进一步提升空域管理的智能化和自动化水平,满足复杂多变的低空管理需求。
在安全监管方面，通过明确安全标准、提升监管技术、推进国际合作、重视安全教育、推动区域一体化监管等手段,可以完善飞行安全体系，及时发现并消除安全隐患,确保低空飞行的安全。未来，低空经济市场广阔,潜力巨大,需要全体民航人和低空经济产业链从业者们的共同努力，一系列政策支持和技术手段的加持下，不断完善升级将低空经济打造成为我国经济新的增长点。
头图来源网络内容来源：《成都航空职业技术学院学报》,2024,40(03):75-80.作者：于 荣 权版权归原作者平台所有，仅用于学术分享，如有侵权请联系删除
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