來源：“中國科協(xié)之聲”公眾號??作者：廖小罕 ?日期：2024年3月17日

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2024年3月17日，中國科學院地理科學與資源研究所研究員、中國民航局民航低空地理信息與航路重點實驗室主任廖小罕做客“國家科技傳播中心講壇”，為大家?guī)砹艘粓鲫P于“無人機低空天路時代”的視聽盛宴，以下是轉載演講內容以饗讀者。

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當代高新技術發(fā)展迅速，其中很重要的一個進展是在通信導航的基礎設施方面。過去我們認為通訊可能是昂貴而麻煩的，現在無線通信已經到了每個人的手里，可以輕易和全世界進行聯系。導航也深入到千家萬戶，每一個人出行都有幾十個導航衛(wèi)星為我們服務。

在這種科技浪潮大環(huán)境下，無人機迅速發(fā)展起來了。中國在其中占有一席之地。我想用三個數字讓大家看一下中國無人機的發(fā)展情況：

第一，全世界無人機的生產數量。中國走在前面，大疆這種多軸無人機，全球80%來自于中國。

第二，無人機活動數量。現在無人機按飛行數量已經和我們的運輸航空持平。我們通常把通航和民航說成兩個類別，除民航、軍航以外都歸為通航。如果把無人機從通航里面分離出來，無人機的飛行量將是通航的10倍以上。

第三，載人無人機數量。這個聽起來有點拗口，無人機怎么又載人了？無人機指的是沒有人駕駛它，實際上地面上還是有人員進行操縱。載人無人機是說無人機可以作為運輸載體運人，簡稱載人無人機。中國的載人無人機研發(fā)、生產、制造和運行也走在了世界前列，而且剛剛獲得了全球第一張適航證。

低空：未來將成稀缺資源

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今天我重點要說的不是無人機在整個大氣層里面的活動，而是討論一個專門的領域：低空。

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低空是大氣層和地表之間相互接壤的這一部分。先說1千米以下，這1千米無論對于航空飛行活動、民航機、航空體育等都不是一個主要的空域，甚至對于很多飛行活動來說屬于荒山荒坡。我常用荒山荒坡來形容低空空域，主要是因為其開發(fā)利用價值少，且風險高。高于1千米的空域，通常地表地貌復雜，還有很多起伏的地形、建筑物、電網高塔、風車等。這些人工建筑物不確定性很多，同時還有隨時可能出現的邊界層的湍流、氣流、切變風等；在這個高度，飛機與地面的通訊可能因為地形的原因受到干擾，監(jiān)視飛機的雷達在低空或者超低空的層面上是看不見的。

這就是低空環(huán)境，對于航空飛行來說它是荒山荒坡。但由于無人機的出現，尤其是低空的輕小型無人機大量出現以后，低空空域資源變得稀缺。

針對迅速涌現的、規(guī)模化出現的無人機在低空怎樣才能安全高效地飛行這一問題，科技界、產業(yè)界都有很多解決方案。這里簡單說幾個。

一是為了安全、合規(guī)、監(jiān)視好無人機，我們提出了低空監(jiān)視網——在一個面上把相應的裝置都布上，能夠把低空的無人機飛行活動隨時監(jiān)測到。這主要是想有序地管控無人機的安全運行。

我們提出的第二個概念，叫低空智聯網。這主要是想到單一的無人機在信息化高度發(fā)達的年代可以通過相互之間的協(xié)同而釋放更多的力量。

另一個概念是低空遙感網。無人機很重要的使命是做低空的對地觀測、遙感，如果把眾多的無人機布置在一個區(qū)域里，就可以對這一區(qū)域進行無縫覆蓋。

最后一個是低空航路網。這是本文要說的主題。無人機如果規(guī)模大又要商業(yè)化運行，我們要以有一定秩序的交通方式來運行，路網和低空網格化就自然地提出來了。低空實際上是看不見的，我們如何能知道某個精準的空中位置？這就必須把低空進行網格化，簡單形容就是把低空像積木一樣分成方塊，每一塊都被標記，并且把數據裝在方塊里面。將來這無論是對于規(guī)劃路網還是做其他的用途都非常重要。

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懸浮在城市上方的立體路網

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無人機興旺是因為通訊導航基礎設施的發(fā)展，但并不是給大眾普適性的通訊導航基礎設施就可以滿足無人機的發(fā)展。針對無人機的應用，可能還要建更高分辨率、更高帶寬的通訊導航基礎設施。據此，低空通道一體化被提出來，這樣就解決了設施布局效率的問題。

在此我想提一個問題：規(guī)?；虡I(yè)無人機安全高效應用和發(fā)展路在何方？無人機不是僅僅拿來看的，它要作為工具為生產建設服務，其應用正在形成規(guī)模，包括電網巡檢等，目前都依賴數以萬計的無人機在運行。這相對于未來可能還是很小的量，未來無人機會有大量商業(yè)化需求，規(guī)模會更龐大、數量更多。

這里我說的“路”，一是指出路，二是指天路——這么多的移動載體，有沒有足夠的路？對于這個問題，我們可以在歷史縱深中去尋找啟示。汽車、火車、輪船、民航飛機我們都經歷了，大家都非常熟悉，它們從發(fā)明以來都不是一帆風順的。比如汽車、火車在世界上的應用，包括在中國的應用，都經歷了曲折的歷程。當年汽車剛出來的時候英國還有個紅旗法案：汽車不允許走得比馬車快，還得舉著一個紅旗在前面，汽車才能上路；鐵路也一樣，當年火車進入華北平原以后我們修了一段鐵路，慈禧太后后來又把它拆了。

但是從今天來看，這些在當時可能會是洪水猛獸的東西，借助相應的路網建設都得以了規(guī)模化的應用和發(fā)展，無論天上地下，這些東西最終都有序在運行，并且安全、高效，都在可控范圍內，路網最終是解決我們規(guī)?；?、商業(yè)化的一個重要的閉合。

2019年9月，美國官方，確切說是美國航空署FAA，批準在紐約州規(guī)劃一條無人機廊道，可以試運行50英里。在這個范圍內，超視距的無人機可以飛行和做實驗。現在對無人機的管理，視距范圍內和超視距是不太一樣的。對于超視距管理各國還是比較嚴的。2022年8月份英國在范堡羅航展上高調宣布，要規(guī)劃世界最長的無人機高速公路（Drone Super Highway），說是largest Drone Super Highway in the world。這條路將從倫敦連接里丁，再連接牛津、考文垂幾個地方，這條路網廊道上面將會有交通的管理系統(tǒng)，有不同類別的無人機按照一定的交通規(guī)范進行流動。

我們再看中國。2022年中國民航局頒布了民用無人航空發(fā)展路線圖征求意見稿，這個路線圖需要開展的幾大任務里明確提出要發(fā)展低空公共航路基礎設施。這應該是中國官方經過過去幾年組織科技界開展相關工作后一個明確的態(tài)度，要對低空公共航路基礎設施的科研和規(guī)劃布局的研究工作以支持。將來低空路網的組成是從地上的起降點，加上地-天連接之路，以及天上的路網這三塊，也就是說低空天路發(fā)展起來以后我們的綜合交通路網就是立體的了。

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“路基”已經開始修筑

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將來天上的路網依然是看不見的，但我們可以通過一定的方法識別：我們通過AR技術（增強現實技術）賦能，可以讓原本看不見的路變得能夠看見。通過技術賦能，我們還可以看見天路上的各種標志，以及路上的交通流。未來，我們通過手機上相關的APP，也可以知道飛行器是否在路上合規(guī)地飛行。

可能大家會和我一樣有這種感覺：天路既陌生又熟悉。陌生是因為我們誰也沒見過天路；但是又覺得熟悉，是因為人類早就在地上建立了完善的公共路網，只不過這一次把地上的路抬到了我們頭頂上而已。典型的場景是，在城市上空80米、100米、150米都會有一條路，大家各自繁忙運行。

將來AR技術、人工智能可能要在其中扮演重要的角色。要管理這么多的無人機，人們提出了Smart Air Mobility，也就是借助AI技術，加上自動駕駛技術、人機交互技術。以后控制小的無人機不需要復雜的指令，用普通的語音指令或手勢就足以完成任務。

可以暢想一下，將來會有全國的天路網骨干航路，也會有主干航路，還有末端航路，最后是社區(qū)的路網。它們會有什么不同點和相同點？

先來看一下天上的路和地上的路的區(qū)別。從組成上，天上的路是電子的、數字化的，我們地上的路有水泥有沙子；天上的路正常情況下是看不見的，地上的路是可以看見的；時空維度也不一樣，天上的路是四維的，也就是說可以隨時間變化，白天晚上可以不一樣：骨干道可以從東邊移到西邊，改變電子化道路相對來說成本低，不同于地上的路修好了二三十年不能動；天上的路依靠的是空域資源，地上的路依靠的是土地資源，不過兩者都是有限的；天上的路更加依賴我們的基礎設施，尤其是通信導航基礎設施，沒有通信導航基礎設施天上就不可能有路，相對來說地上的路比較簡單。

兩者的共同點是：第一，都是為交通載具的移動提供合理合規(guī)的空間；第二，公共屬性，支撐多用戶路權；第三，都有交通規(guī)則和交通管理的措施；第四，天路和地上的路一樣，可以通過吸引投資建設，并通過一定的收費機制收回投資，地方政府將來可以在這方面制定相應的政策。

國內外在天路的規(guī)劃構建上面都已經做了一些工作，歐洲、美國、新加坡、日本都有很多研究。在國內，中國科學院牽頭，會同相關單位，也已經做了一些工作，特別是在關鍵技術的突破以及標準的制定上面，比如在IEEE（電氣與電子工程師協(xié)會）層面上，我們制定了一個面向無人機運行的低空空域框架的標準。

由中國科學院地理科學與資源研究所牽頭，會同民航科學技術研究院、民航管理干部學院、民航大學等建立了一個民航的低空地理信息航路重點實驗室，開展相關的天路工程研究，取得了一些成果，包括我們的路網規(guī)劃系統(tǒng)。我把這項工作叫做筑路機，其過程如同是把低空的遙感影像當作桑葉吃進去，把路網作為蠶絲吐出來，我們因此取了個名字叫春蠶系統(tǒng)，在這個方向做了開拓。

國內外標準規(guī)劃方面還有一項很重要的工作，就是低空的地理信息收集。我們要把天上的路修好，就必須把地上的數據搞準確。全國高精準的地理信息數據，尤其是基于遙感影像獲取的地表信息就顯得非常重要。

低空天路時代即將來臨

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科技的力量以外，政策資源同樣重要。在推動天路規(guī)劃、天路構建的工作中，2021年2月國家頒布了綜合立體交通網規(guī)劃綱要。這是在國家層面上正式把低空這一塊明確寫到了交通網里，開展低空天路網構建有了政策的依據。

另外，中國民航局2020年以來先后兩次總共批準了20個城市開展民用無人駕駛航空試驗區(qū)建設，也是了不起的舉措。

天路不是拿來看的，也不僅是拿來攀登科研高峰的，發(fā)展它，更重要的是為我們的經濟發(fā)展服務。當前很多地方都提出要發(fā)展低空經濟，政府也在抓，產業(yè)界也在跟進、都在做，但總的來說，低空經濟還沒有真正產生大的效益。從我的分析看，天路網尚未構建好是現在低空經濟發(fā)展的瓶頸，因為低空路網是整個低空經濟發(fā)展的血脈。如果說地上的交通路網是國民經濟的動脈，則對于低空經濟，天路網就是相應的動脈。這幾年我去各地做學術交流的時候，也越來越明確提出，要致富先修路，先修天路。一旦修路就會涉及到投資、涉及到就業(yè)、涉及到物流、涉及到消費，整個經濟就循環(huán)帶動起來了。

根據數據顯示，通常能夠認可的是1億人民幣的公路投資能帶動1.9個億的GDP增長，涉及到相關就業(yè)崗位3900個。用同樣的方法來分析天路，我們團隊做的初步結果是：一個億的天路投資可以帶動2.4億的GDP增長，創(chuàng)造就業(yè)崗位5780個。就業(yè)崗位包括天路勘察、規(guī)劃、修建、管控、路網的養(yǎng)護，以及涉及到起降、充電、中轉、飛行、導航、監(jiān)視、氣象、培訓等服務，還有制造業(yè)等，都會因為天上血脈網的建設、經濟大循環(huán)而拉動起來。

2022年在深圳召開的世界無人機大會上，通過了一個天路宣言，其核心內容就是將來大家要團結起來，產學研各界一起共同修天路。中國制造的低空載人無人機已經在全球多個城市開展了運行實驗，其中我們億航智能的載人無人機——億航智能216剛剛獲得了全球第一張適航證，這是非常了不起的，系統(tǒng)性的天路基礎設施還沒有建成，適航證卻已經拿到，要開始運營了。因此，人類正在創(chuàng)造新的歷史。

汽車帶來了公路時代，火車帶來了鐵路時代，民航飛機帶來了航空時代，無人機的規(guī)?；l(fā)展必將帶來低空天路時代。城市低空天路將為大眾的出行提供立體交通的選擇，也將是出行方式的重大變革；大眾的廣泛參與也將迎來低空經濟大發(fā)展的時代。

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