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低空探索 | 空间规划视角下的低空空域规建管思考

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导 读

低空经济是我国培育新质生产力的战略性新兴产业,近年来已从政策布局迈向产业化落地阶段。低空空域与地表空间呈现叠加嵌套关系,低空经济的快速发展势必对城乡空间建设和治理提出新的要求。清华同衡将立足规划视角,基于理论分析与案例实践深入探讨低空经济的发展现状、趋势及其对城乡空间的影响,涉及低空经济的崛起与规划契机、低空空域管理与布局规划、低空经济与基础设施建设、低空经济对环境和安全的影响、乡村振兴与低空经济等多个主题。本文为低空经济系列第四篇。


作者:薛昊天,清华同衡总体发展研究和规划分院总体一所。


引 言

随着无人机技术、城市空中交通(UAM)及低空经济的快速发展,低空空域作为一种新型三维空间资源,正逐渐成为现代城市立体化发展的重要载体。低空空域紧邻城市建成环境,将承载物流运输、应急救援、城市服务等多样功能,同时也面临着与地面建筑、气象条件、公共安全等多重因素的复杂交互。当前低空空域的规划与管理仍存在权属模糊、协同机制缺失、技术支撑不足等挑战。本文从空间规划视角出发,分析低空空域的自然、社会与经济属性,探讨其分层分区与管道化结构设计方法,并提出空间规划与低空管理协同的路径建议,探索三维立体化城市空间体系的建构路径。


一、低空空域的内涵与特征

低空空域通常指地表以上真高1000米以下的空间,其中120米以下是无人机等小型飞行器的主要活动范围。我国2023年公布的《国家空域基础分类方法》将空域分为A、B、C、D、E、G、W类,其中G和W为非管制空域,管制空域需审批飞行计划,非管制空域需报备或自动发送信息。而根据《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》,120米以下为无人驾驶航空器的非管制适飞空域,120米以上需申请空中交通管理机构批准。与传统高空空域相比,低空空域紧贴地表环境,需应对城市建筑群、高压线、气象扰动(如湍流)等复杂地表影响。同时,低空空域具有高度动态性,需通过时间与空间分配实现高效利用,并协调无人机与有人机、地面交通的交互,其管理难度与规划精细度显著提升。


低空空域作为一种空间资源具有自然、社会、经济属性三重属性。在自然属性方面,任何地表区域均存在低空空域,但可用性受地形(如山区地形起伏、建筑物、高压线等静态障碍物)和气象(如湍流、降雨)等条件的影响,这使得低空空域在时间和空间上都具有异质性,平原地形和气候稳定地区的空域连续性高,而山区和气候多变地区的可用空域将呈碎片化。在社会属性方面,低空空域作为一种公共资源,具有非排他性和非竞争性,易引发无序使用的“公地悲剧”,且飞行器的噪声污染、隐私暴露风险以及景观和视觉干扰也可能对公众利益造成损害,需通过法律法规等公权力介入,平衡公共安全保障与资源利用效率。在经济属性方面,低空空域虽然普遍存在,但其价值与地面的经济社会活动紧密相连,城市核心地区的低空空域具有稀缺性,随着低空经济崛起,城市空域需求激增,低空空域的资源价值也将进一步凸显。目前低空空域权属的界定规则较为模糊,部分地区正在开展空域有偿使用试点,探索“空域地租”的利用模式。


二、低空空域的划分与结构设计

类比城乡规划体系通过分区、分类、指标等工具对地表空间进行管控,低空空域也需建立明确框架,细分为尺度适宜的、可被有效管理的单元。目前常见的划分方法包括垂直维度的分层结构、水平维度的分区结构以及线性的管道结构三类


垂直维度的分层结构。可基于空域高度,结合飞行器速度条件和飞行器执行的具体功能进行分层。例如亚马逊公司将城市上空的低空空域分为不同层次,将200英尺以下(约60米)的空域区域主要进行低速局部交通,将保留给测量、录像和检查等低空作业,以及没有复杂的感知和规避技术的小型无人机;200至400英尺(约60至120米)的空域区域主要进行高速运输,适用于感知和规避设备齐全的小型飞行器;400至500英尺(约120至150米)将作为永久性禁飞区,除紧急情况外不得在该区域飞行。该空域设计模型还将包括预先设定的低风险地区,例如某些航空研究机构。国内研究者则提出构建“低高空—低中空—低低空”的城市低空空域分层系统,其中500米以下为“低低空”层,规划小微型无人机作业区,完成中心城区内部与郊区内部的末端物资运输;500至1000米为“中低空”层,设置重型货运无人机通道,执行机场、卫星城与中心城区间的货物转运;1000米至3000米为“高低空”层,部署飞行汽车等高速运输工具的专属空域,承担跨城市组团及邻近城市间的低空客运。

图1  亚马逊公司的小型飞行器空域设计模型


水平维度的分区结构。可结合城乡空间结构,根据适飞情况和功能需求进行分区。前者以欧盟委员会发起的U-space项目为例,U-space提供了一个分区和分层相结合的低空空域框架来支持无人机飞行,并设定X、Y和Z三类风险级别。空域X是低风险空域,飞行任务执行者只允许进行视线操作,避免碰撞以外的其他要求很少。在空域Y进行飞行需获得管理部门批准,飞行任务执行者需要接受空域Y的操作培训,并且允许超视距飞行操作。在空域Z还需要获得预先批准的飞行计划,以实现无人机之间的容量管理和通行协调。按功能需求则可以将低空空域划分为公共服务空域、商业空域、科研测试空域、自由活动空域等类型。公共服务空域作为一级优先保障区域,重点部署于城市中心及人口密集区上空,专项服务于应急救援等时效性要求高的关键任务;商业空域面向通航企业与商业无人机运营商,同步实施分时容量控制与电子围栏技术标准,降低商业飞行对地面环境的影响;科研测试空域配备独立的飞行管理和监测系统,专门承载无人驾驶航空器技术验证与适航检测等研发活动。自由活动空域限定于城市公园、指定飞行营地等低风险区域,针对小微型无人机设置限高与限速标准,通过地理围栏与动态预警系统实现个人自由飞行的风险可控。

图2  欧洲单一天空空中交通管理研究计划(SESAR)的U-Space空域概念图


线性的管道结构。管道结构是由通行规则所界定的管状空间,可以呈圆柱形、锥形或多个相互连接的管道状。飞行器需要获得低空管道管理方的许可方可进入,并在管道内沿着预先确定的路线进行飞行,具有较高的有序性和可预测性,适合空中交通需求量大的地区或需要特殊路线管理的地区。低空管道又可分为固定单通道和动态多通道。固定单通道以欧洲Metropolis项目为例。该项目由连接管(地面与低空过渡)、水平管(同层节点间运输)和过渡管(层间移动)构成。航空器需按顺序进入节点,同一时间仅允许一架占据节点,通过时间间隔避免碰撞,这种结构安全性高但灵活性受限,适合城市中心高层建筑间的短途货运。动态多通道以美国FAA提出的UAM走廊为例。UAM走廊允许无人机与载人飞行器混合运行,走廊内设置多重轨道细分飞行区,航空器根据任务需求自主选择高度与速度,并通过动态电子围栏调整边界,高峰时段可临时扩展宽度或增设立体交叉节点,相比固定单通道,动态多通道的容量更大且兼容性强,但需依赖高精度导航和实时交通管理系统。

图3  美国联邦航空局(FAA)的多轨道城市空中交通(UAM)概念图


三、空间规划与低空空域管理的协同路径

目前我国已实现国土空间规划系统性、整体性重构,总体形成了全国统一、权责清晰、科学高效的国土空间规划体系,完成了国土空间规划体系的顶层设计,“五级三类”国土空间规划基本形成。随着无人机等低空技术的快速发展,未来的城市空间将在地面和地下两个层次之上增加低空空域层次,真正实现三维立体发展,为空间规划体系带来了新的机遇和挑战。作者认为近期应从空间权属厘定、规划机制衔接、技术体系支撑等方面发力,探索空间规划与低空空域管理协同的新路径。


一是明确低空空域的所有权与使用权权属。当前我国法律法规对空域权属的界定尚不明确,未规定低空空域的所有权和使用权主体,这可能导致低空飞行活动与地面不动产空间权的重叠冲突。应在立法层面明确低空空域的自然资源属性,区分其与领空的主权概念,确立国家对低空空域的所有权主体地位。可借鉴《物权法》中土地所有权与使用权分离的模式,构建空域资源“国家所有、分级管理”的权属框架,界定空域权与地面空间权的保护边界,减少权利冲突。


二是探索将低空空域作为独立层级纳入空间规划体系中。国土空间规划虽提出统筹地上地下空间综合利用,但目前实际情况仍以地表和地下空间为主,低空空域尚未被纳入规划框架。国内研究者提出,可以基于城乡区位差异,在空间形态准则的基本要求之上,补充对低空空域分层分区、飞行器性能、起降和通信等基础设施管理等方面的规划管控引导内容。也有研究者认为可以依托城市生态绿廊和骨干交通网络等已有的城市空间结构框架,结合不同类型低空飞行器对运行速度、效率和安全的差异化需求,构建低空载人客运、重型货运和轻型货运交织结合的低空飞行交通系统,并建立低空空域规划与交通、生态等专项规划联动机制。


三是完善空间规划对低空飞行相关设施与空间需求的技术支撑。低空飞行器需要地面控制站、垂直起降场等基础设施支撑,低空空域管理需要大量通信导航基站以实现高精度导航和实时通信,在空间规划中应对此类设施给予充分保障,并探索设施立体开发的规建管模式。例如,可以将垂直起降场纳入TOD开发,与地铁、公交枢纽等交通节点立体衔接,在高层建筑预留屋顶停机坪荷载。此外,国土空间基础信息平台和时空大数据云平台需在三维空间确权和入库方面加强技术创新,可应用城市信息模型(CIM)平台建立低空空域的立体地籍,将飞行航道和管控区域等信息与地面权属数据叠加管理,确保低空空域交通组织与地上地下设施的空间协同。


四是空间规划应在确保社会公益价值不受损害的前提下助力挖掘低空经济的城市空间价值、产业激励价值、技术应用价值。一方面,需要系统性保障安全底线,针对低空飞行可能产生的事故、噪音、污染等问题,建立电子围栏、远程识别、应急响应多层级防护体系。另一方面,在城市空间价值上通过“向上要空间”实现城市立体化发展,可对配建无人机起降平台、空中连廊等设施的开发商给予一定程度的容积率奖励;在产业激励价值上可以进行一定的超前投入,构建完善的低空经济基础设施体系,为低空经济提供相对较低的运营成本。在技术应用价值上可以通过开放真实应用场景,加速技术商业化投产进程,并倒逼企业在电池续航、避障算法等技术领域实现突破。


四、结 语

低空空域规划管理是城市空间立体化发展的必然趋势,也是释放低空经济潜能、优化城市功能布局的重要抓手。本文通过剖析低空空域的多重属性与结构特征,提出以“权属厘定—规划衔接—技术支撑—价值平衡”为主的空间规划与低空空域管理协同路径,强调将低空空域作为独立层级纳入空间规划体系,并通过基础设施立体开发、三维地籍管理等方式实现空域资源的精细化管控。未来,随着低空飞行技术的迭代与政策法规的完善,需进一步探索动态空域分配、智能交通系统等前沿领域,推动低空空域与智慧城市、绿色交通等专项规划的深度融合。


参考文献:

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部门简介



清华同衡 总体发展研究和规划分院 总体一所

总体一所是清华同衡最早成立的核心所之一,技术力量雄厚、专业配置全面,具备大型项目攻坚的综合集成优势,长期承担前沿和代表地区的省级、市级和热点片区规划设计及咨询项目,业务类型覆盖区域及城市战略规划、国土空间总体规划、产业和园区规划、详细规划、智库和部委科研课题、城市设计、城市更新等,长期跟踪“双碳”、低空经济等前沿领域。获得华夏科技进步奖、省级科技进步奖、IFLA  AAPME国际卓越奖和国际荣誉奖,国家级及省级优秀城市规划设计奖等奖项近百项。


近几年主要业绩:

法定规划(国土空间总体规划与详细规划)

广西壮族自治区国土空间规划

景德镇市国土空间总体规划

正定县国土空间总体规划

武夷山市国土空间总体规划

广西国土空间详细规划单元划定技术要点

巴彦淖尔市中心城区城镇开发边界内国土空间详细规划

正定县国土空间控制性详细规划

烟台市芝罘岛控制性详细规划及城市设计

……

战略规划与智库建设

广州面向2049的城市总体发展战略咨询

珠海面向2049的城市总体发展战略咨询

“黄金内湾”概念规划与设计国际咨询

南宁建设面向东盟开放合作的国际化大都市战略研究

主体功能区战略引导重大生产力合理布局路径研究

……

产业研究和园区规划

深圳建筑产业生态智谷产业规划和概念规划

浙西南科创产业园整体策划和实施计划

滇中产业聚集区(新区)马龙产业园区总体规划

中关村贵阳科技园核心区(高新园)总体布局规划

呼伦贝尔经济技术开发区总体规划

……

特色业务(“双碳”、城市更新等)

支持山东省率先建设国际碳中和先行示范区研究

烟台智能低碳城市规划和“双碳”解决方案

智慧零碳园区评定标准(T/CSUS 66-2023)

基于存量用地的株洲城市更新策略研究

正定城市更新专项规划

北京市石景山区中交城市更新评价指标体系课题研究

……



撰稿|薛昊天

排版|李刚

封面图/图片|pexels/供稿部门

供稿部门|清华同衡 总体分院 总体一所

原文始发于微信公众号(清华同衡规划播报):低空探索 | 空间规划视角下的低空空域规建管思考

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