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江捷 | 场景驱动的低空起降设施布局规划技术体系研究




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江捷,袁子茹,吕一彤,等. 场景驱动的低空起降设施布局规划技术体系研究[J]. 城市交通,2025,23(6):80-87.

JIANG J, YUAN Z R, LYU Y T, et al. Technology system for scenario- driven layout planning of low-altitude takeoff and landing facilities[J]. Urban transport of China, 2025, 23(6): 80-87.


江捷

深圳市城市交通规划设计研究中心股份有限公司 高级工程师

摘要:随着低空经济逐步从产业链上游的生产制造向下游的综合应用延伸,充分发挥低空起降设施等基础设施的战略性、先导性和基础性作用日益迫切。围绕低空起降设施布局的关键问题,从商业化运营需求出发,提出贴合需求、规避风险、分类分级、融合布设、竖向管控的布局原则。构建了涵盖“综合分析—目标制定—方案生成”3个阶段、7个环节的起降设施布局规划技术框架,提出了基于用户画像法、渗透率测算法与网络覆盖法的设施需求分析方法,建立了结合价值导向的目标策略体系以及“概念—控制—实施”三级规划方案生成路径。通过引入多网融合集约布局模式与贯穿全过程的空域评估方法,增强了规划的系统性与实施性。

关键词:低空经济;起降设施规划;场景驱动;低空航空器

低空经济是以各类低空航空器在低空空域内开展飞行活动为牵引的综合性经济形态[1]。作为连接城市空中交通与地面交通的关键节点,低空起降设施是推动低空经济高质量发展的先导性、战略性新型基础设施。20243月,《通用航空装备创新应用实施方案(20242030)》发布,提出构建“多场景、多主体、多层次的起降点网络”[2],要求各地加快推进低空起降设施的规划与建设工作。低空起降设施的布局规划,不仅是其建设和管理的基本依据,也是地方政府统筹城市三维空间治理的有效手段[3],同时还是拉动有效基建投资的关键抓手,以及保障城市空中交通大规模安全运行的关键环节[45]。因此,研究起降设施的布局规划方法具有重要的理论价值与现实意义。本文旨在面向具体应用场景,综合考虑市场主体运营的可持续要求,以及城市空域、用地、设施等各种影响因素,研究并提出一套实操性强的起降设施布局规划技术框架和实施要点。

1 低空起降设施布局规划研究现状

1)低空交通系统具有高度复杂性且其发展存在不确定性,国内外尚未形成一套体系化的起降设施布局规划方法。

既有研究成果中,针对不同低空应用场景的起降设施布局方法差异显著。因此,准确研判未来应用场景的发展趋势,是开展布局规划的前提。应用场景的演变与低空航空器技术成熟度、适航取证进度、产品定价策略以及城市空域条件等因素密切相关[6]。基于国内外主流航空器的性能、开发状态等部分影响因素,张洪[7]建立了未来的场景预测方法。同时,还需通过分析低空交通的比较优势,进一步筛选出适用于特定研究区域的应用场景。例如,在城市轨道交通发达、空域受限的城市地区,低空载人交通往往以观光功能为主[8]

2)作为一种个性化的运输方式,低空交通亟须创新其需求分析方法,以科学指导起降设施的规模设定与布局规划。

面向社会公众的低空公共服务,其规划布局需兼顾服务效率与成本可承受两方面的要求。例如:在应急监测场景下,需识别最优响应时间覆盖率与起降设施数量之间的平衡点,从而确定设施的最优数量与辐射半径[9];在公路巡检场景中,则以成本最小化和巡检效率最优化为目标,测算起降设施的数量与间距要求[10];而对于低空载人、载货场景而言,其成功的关键不仅在于有效识别并预测特定需求,更在于通过合理的设施布局,实现市场可接受的成本与收益平衡。

在低空载人需求方面,基于交通规划四阶段法,Qu W.[11]构建了低空载人需求预测模型,并结合低空交通在时间、费用、可达性方面的特性改进了方式划分模型。Fu M.Y.[12]指出,年轻人、企业高管和旅行者是应重点关注的潜在用户群体;M.J.Daskilewicz[13]则将独自通勤、年收入超过7.5万美元作为识别低空通勤用户的关键指标,并据此开展需求分布预测;D.N.Fadhil[14]则利用地块的人群收入中位数、办公室租金等为特征参数来预测需求规模。

在低空载货需求方面,其影响因素包括用户特征、物品种类等,但相关研究相对零散且不够充分。部分研究直接引用现状实际的物流需求量分布作为低空载货需求进行设施布局[1516]Kim S.H.[17]的研究表明,在服装、奶粉和紧急文件三类物品中,紧急文件选择低空配送的比例最高(50%)。任新惠等[18]则通过问卷调查预测了独立校园场景内的低空外卖配送规模。L.A.Haidari[19]指出,当低空配送需求达到一定规模时,其所节省的运输成本将能覆盖相应基础设施的投入成本。

3)低空交通的运营模式与运营效益直接影响起降设施的等级配置、网络形态与整体布局规划。

在低空载人领域,既有研究多基于区域或城市范围内的“点对点”运营模式构建固定的节点—线路网络[2021]。低空载货的运营网络则更为灵活多样,S.M.Shavarani[22]为亚马逊仓储物流构建了“仓库—充电站—末端配送”三级网络;张洪海等[16]提出“分拨中心—末端配送”的城市低空物流二级网络体系;在深圳市的实践中,美团布设了“点-轴”放射状网络[23]

一种常见的研究方法是基于预设的运营网络构建服务效果与成本的双重约束模型,并通过开发相应算法求解起降设施的最优选址[13,16,2223],但这类方法在规划咨询项目中的实际操作性往往不足。此外,D.N.Fadhil[14]基于GIS工具将城市网格化,并在低空载人需求最高的地块直接布设起降设施。针对单点医疗配送服务,汪芸芳等[24]利用重心法确定起降设施的最佳位置。一些研究还指出,应充分利用城市现有设施设置起降点,例如交通枢纽、大型建筑屋顶及既有直升机起降坪等[2526],同时必须避开空域管制区、噪声敏感区、场地建设条件受限等不利地块[2728]。总体而言,与起降设施设置相关的各类因素仍有待系统性地梳理。

2 规划方法

2.1 布局原则

基于低空航空器及低空飞行活动的特性,低空起降设施布局应遵循以下5项原则。

1)贴合需求。应深入剖析低空交通在运输时效、成本等方面的比较优势,精准识别特定需求并以此为导向布设起降设施,从而有效提升运营效益。

2)规避风险。起降设施选址须着力降低低空航空器与其他航空器的碰撞风险,最大限度减少飞行事故对地面设施、公众安全可能造成的威胁,并减轻对城市环境的负面影响。

3)分类分级。需科学研判并合理划分低空应用场景,结合不同场景的运营模式明确站点分级体系,以便提供针对性的飞行支撑服务与综合配套保障。

4)融合布设。应积极推动起降设施的跨领域、跨场景复合建设,以提高综合配套设施的综合利用效率,节约集约利用土地资源,避免重复建设。

5)竖向管控。必须严格落实净空限制区管控要求,在满足低空航空器进离场程序、预留安全起降空间的同时,妥善协调城市竖向发展需求,为构建综合立体城市提供支撑。

2.2 技术框架

本文提出的低空起降设施布局规划技术框架涵盖3个阶段,即综合分析阶段、目标制定阶段与方案生成阶段,涉及7个核心环节(见图1)1)综合分析阶段包括现状基础摸查、应用场景分析以及运营前置的需求分析;2)目标制定阶段重点在于制定分维度、分阶段的目标体系、量化指标与实施策略;3)方案生成阶段则依次产出构建分级分类体系的概念方案、结合正负向因素落地的控制方案,以及明确建设路径与模式的实施方案,三者分别侧重于定体系、控资源与指导实施。此外,必要的低空空域评估应作为一项贯穿上述3个阶段的基础性工作,以确保对城市三维空间实现有效管控。

图1 低空起降设施布局规划研究技术框架
Fig.1 Technical framework for layout planning of low-altitude takeoff and landing facilities

3 选址程序

3.1 基于阶段性发展特征的应用场景分析

低空经济尚处于早期探索阶段,伴随低空航空器技术的快速迭代与空域管理改革的持续推进,需系统分析各类低空航空器的性能特征、开发状态与适航审定进展,并结合空域管理政策的优化及资源释放进程,科学研判未来不同阶段可能形成的主导应用场景集合。传统通用航空方式(如直升机、固定翼飞机)在城镇化地区的应用场景相对有限。近年来,以无人机、电动垂直起降航空器(electric Vertical Take- Off and Landing,eVTOL)为代表的新型低空航空器,正推动中国低空经济实现弯道超车,加速构建涵盖公共服务、物流载货与人员载运等功能的多元化应用场景体系(见表1)

表1 无人驾驶航空器分类及典型应用场景
Tab.1 Classification of unmanned aerial vehicles and the typical application scenarios

城市低空公共服务主要依托轻、小型无人机搭载任务载荷,在城市场景下开展巡查巡检、国土测绘等作业,是目前低空经济中最为成熟的应用领域之一。相较于传统人工作业模式,低空公共治理充分发挥无人机在灵活性、机动性及突破物理限制方面的优势,显著降低了经济和时间成本,已在测绘、交通、消防、公安等多个领域实现广泛应用。

在城市场景下,载货类应用主要依赖中小型无人机执行中短距离物流运输任务,已成为解决高附加值、高时效性货物(如急需品、难运输品、高价值品和绕行成本高的货品)运输难题的重要方案。典型应用包括以美团无人机为代表的消费类即时配送、以“天空汽车”为代表的医疗类即时配送,以及以丰翼科技为代表的城市快件转运等。以深圳市为例,2024年全市无人机商业化载货飞行总量突破77.6万架次,同比增长27%,已成为深圳市低空飞行规模最大的应用场景,并持续保持高速增长态势。未来,随着大型乃至吨级以上载货无人机技术的逐步成熟,相关应用有望进一步向城际及长距离运输领域拓展,逐步构建起“干支结合”的物流运输体系。

载人类应用主要包括空中交通、空中游览及应急救援等,目前仍以技术相对成熟的传统通用航空飞机为主要载体。尽管个别eVTOL机型已具备在特定条件下执行A点到A(留空飞行)载人运营的初步资质,但仍需在超安全性、高续航能力与强运行稳定性等关键技术方面取得突破,并完成相关合规审定与验证,方能进一步拓展其应用范围。在规划布局直升机起降点时,应前瞻性地考虑兼容eVTOL机型或预留相应改造条件。

3.2 基于实际运营的设施需求分析

低空起降设施布局应紧密结合应用场景的实际需求,综合考虑各类场景的业务组织模式与需求特征。常用的需求测算方法主要包括用户画像法、渗透率测算法和网络覆盖法。

1)用户画像法。

用户画像法主要适用于面向特定用户群体的低空应用场景。首先需依据直升机(中远期考虑eVTOL)的票价水平和优势运距范围,构建潜在乘客的用户画像,涵盖其时间价值等关键属性,并借助楼栋级人口数据识别潜在需求点。在此基础上,结合“票价-需求”和“建设规模-票价”联动模型的测算结果,输出可实现经济效益和服务水平最大化的票价方案和设施建设规模,进而对识别出的潜在需求点进行空间聚合。在点位聚合过程中,需充分考虑具体选址的用地性质、地均经济指标、写字楼企业特征等关键信息,以确保布局方案能够精准匹配目标用户的出行需求。

2)渗透率测算法。

渗透率测算法主要适用于低空物流场景。该场景下的低空物流网络通常依托于现有地面物流体系构建,通过无人机替代部分传统地面转运环节,有效压缩中转时间,从而提高整体物流效率。其设施需求规模可基于城市物流总规模并结合低空运输在整个物流中的预期渗透率进行测算。进而根据起降设施的预设转运效率和城市低空物流规模,推算出合理的起降设施总规模,并遵循就近衔接地面物流节点的原则进行布局。

3)网络覆盖法。

网络覆盖法主要适用于服务对象明确为特定地点或设施的低空应用场景,例如医疗即时配送、应急救援、城市公共服务等。此类场景的服务开展通常依赖于医院、社区健康服务中心、城市公园、山林等固定场所。因此,为满足其业务要求,设施需求应直接基于这些需求场所的规模与空间分布进行分析,以确保服务网络能够实现对全部目标区域的完整覆盖。

3.3 结合价值导向制定目标策略

低空起降设施的发展目标包括分维度目标与分阶段目标。分维度目标指标体系应围绕低空交通服务的核心价值导向构建。对于低空载人、载货类场景,其价值导向以市场最优为核心,遵循“企业可持续、用户愿买单”原则,选取成本效益比、飞行规模、出行时效、配送效率等关键指标,以指导起降设施的合理布局。公共服务类场景则遵循“政府可承受、效率可提升”原则,重点选取作业时效、服务覆盖率等指标作为评价依据。此外,为促进设施集约化建设,可设置起降设施复合建设占比、直升机场eVTOL兼容改造率等指标;为提升空域资源利用效率,可引入低空骨干航路利用率等监测指标。分阶段目标指标体系则侧重于中远期的发展进程,为起降设施规划的落地实施与进度评估提供依据。在明确目标指标体系的基础上,需结合区域发展基础与场景需求分析,系统提出具有可操作性的发展策略。

3.4 分阶段的起降设施规划方案

低空起降设施规划遵循从总体布局到实施落地的逻辑,划分为概念方案、控制方案与实施方案3个阶段。

1)概念方案阶段。

本阶段重点在于构建分级分类的起降设施体系,并初步勾勒整体网络形态。需根据不同应用场景的业务组织模式,形成相应的设施概念框架。以低空物流为例,其起降设施布局需紧密贴合实际的物流运营逻辑,结合低空物流“转运—集散—到发”各业务环节设置多级起降设施,同时在各级起降设施中差异化配套综合维保能力与基础服务能力。在此基础上,以运营组织效率为首要原则,结合城市可用空域结构,明确物流起降设施的网络骨架与空间形态(见表2)

表2 低空应用场景的业务组织模式及网络形态
Tab.2 Business organization models and network configurations of low-altitude application scenarios

2)控制方案阶段。

本阶段需综合考量既有交通设施、城市热点区域等正向引导因素,以及空中与地面限制性因素对起降设施的负面影响,并在方案中予以合理避让(见表3)。空中限制性因素主要包括军事活动空域、运输机场净空保护区、导航台净空保护区、重要军工设施和核设施周边等;地面限制性因素则涵盖永久基本农田、水源保护区、野生动物栖息地、野生植物原生地、高压走廊等敏感区域。此外,应特别关注起降设施对住宅、学校、医院等噪声敏感区域的影响,采取必要的隔离与避让措施。在高密度建成区,限制性因素的评估应尽可能详尽。对于无法满足管控要求的预选址点,需重新调整方案,以在符合管控要求与服务效能之间取得平衡。以深圳市为例,根据《国家空域基础分类方法》,其空中限制性因素主要包括深圳宝安国际机场、南头直升机场以及大亚湾核电站周边限飞区;地面限制性因素则涉及东部生态保护红线范围与高压走廊等。控制方案应结合具体设施布局及航空器进近范围进行详细校核。

表3 低空航空器起降设施选址影响因素
Tab.3 Factors influencing site selection of low-altitude aircraft takeoff and landing facilities

3)实施方案阶段。

本阶段聚焦近期建设需求,在控制方案的基础上进一步明确起降点建设的实施路径,包括用地性质及权属校核、报建程序梳理及商业模式建议等,形成具备可操作性的选址方案。针对近期拟建的大型起降设施,应视需要开展详细规划,明确其功能定位、外部协调、内部设计、配套设施、投融资分析及实施保障措施,确保项目按规划顺利落地。作为低空经济的重要物理载体,低空基础设施的布局规划应充分遵循产业发展规律,弹性预控选址,建立市区联动的工作机制:对于市级重点推进的枢纽级起降设施,坚持适度超前布局,按照2~3倍的容量进行用地预控,为未来建设预留充分弹性;对于非枢纽级起降设施,则在市级层面制定通用技术标准和建设指引,各区及市场主体结合实际需求开展具体选址和建设工作。政府应在产业培育期发挥支持和引导作用,加快完善设施建设标准、报建程序、用地标准等要素保障。

3.5 多网融合的集约布局

低空经济及其基础设施作为新兴经济形态和城市新型基础设施的重要组成部分,其设施布局应充分衔接并有机融入城市既有系统,同时兼顾低空系统内部的多场景集约复用和信息基础设施的融合建设。

在对外系统衔接方面,起降设施选址应与城市交通、医疗、消防、应急、商业、旅游等系统进行融合布设,以轻干扰、低冲击、嵌入式的模式实现与城市既有设施网络的深度融合。例如,载人起降设施可与城市光伏储能电站、超充站等新能源补给设施合并设置,以节约土地资源并提升设施综合利用效率;载货起降设施宜依托既有物流枢纽、分拨中心等地面物流节点进行布设,以提高整体资源利用效率;政务飞行起降点则可结合消防站及多功能智慧灯杆等路侧设施共建共享。

在低空系统内部设施建设方面,应明确多场景、多类型设施的共建要求,重点考虑不同航空器技术参数、服务设施及保障能力差异对设施兼容性的影响,在保障运营安全的前提下进行设施功能复用。此外,需统筹低空起降设施与信息基础设施的网络协同,在实现全市低空通信、导航、监视一体化服务全覆盖的基础上,结合实际飞行需求,适当加密飞行活动密集区的设施布设,以实现起降设施、信息设施与飞行需求之间的动态平衡。

深圳市在低空起降设施布局实践中,注重与城市物流网、能源网等既有设施网络相结合,充分利用城市“第六立面”空间以及综合车场、城市轨道交通车辆基地等低效用地资源,打造“低空+能源”“低空+数字建筑”“低空+商贸”等创新示范工程。以“深空之城”低空综合枢纽为例,该项目选址于河套深港科技创新合作区,毗邻福田口岸,城市、城际及跨境客货运需求旺盛。项目计划对现状地面停车场进行综合开发,融合低空起降枢纽、停车设施、光伏充电与超充站等多元功能,建设综合枢纽楼,打造“低空+光储充停”一体的地空协同城市会客厅,将原有出租汽车停车区升级为高品质、高价值的城市运营资产。

3.6 低空空域评估

空域资源是保障低空飞行活动安全高效开展的关键因素,地空协同的空域分析应贯穿于规划全过程。在宏观层面,需评估区域可利用空域资源的总量及空间分布特征,为应用场景识别与需求分析提供支撑。在中观层面,应重点关注起降设施布局与空域结构、航空器性能之间的互动关系,重点分析无人驾驶航空器管制空域与适飞空域的分布格局及其对飞行活动的影响,同时评估拟选址点位在飞行廊道中的连通性,避免低空航空器因路径不畅产生过多绕行。在微观层面,则需详细评估具体站点的起降净空条件,确保满足各类低空航空器进离场飞行程序的安全要求。深圳市不同高度障碍物的空间分布情况如图2所示。此外,应根据实际需要适时开展低空航路航线专项规划编制工作,加强与起降设施布局规划在空间和实施时序上的协同衔接。

图2 深圳市地面障碍物分层切片
Fig.2 Layered slicing of ground obstacles in Shenzhen

4 结束语

低空经济应用场景尚处于起步探索阶段,尽快形成可预期的商业运营闭环是扩大市场规模、提升产业能级的关键。本文提出低空起降设施布局应以场景化商业运营为核心、兼顾空地协同和集约融合的规划理念。在需求分析阶段,应围绕服务水平和可持续运营之间的平衡目标,前置评估投资与运营收益,以降低经济和土地资源的浪费风险。在方案生成阶段,应构建紧密契合业务组织逻辑的概念方案和可落地的空间预控方案,并在实施阶段进一步明确用地保障、土地供应方式等落地政策。

下一步将结合实践探索,逐步建立支撑低空基础设施规划、建设与运营全过程的政策、法规、标准规范及管理制度体系。随着低空航空器技术的持续迭代和应用场景的拓展,传统地面交通所面临的地理阻隔有望被打破,城市三维空间利用形态也将迎来重塑期。在此背景下,应开展面向智慧城市“空间升维”的前瞻性思考,把握低空经济高速发展的战略机遇,探索城市立体空间高效利用的实施路径,推动低空经济实现规模化、可持续与高质量发展。

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场景驱动的低空起降设施布局规划技术体系研究

江捷,袁子茹,吕一彤,张俊峰

(深圳市城市交通规划设计研究中心股份有限公司,广东 深圳 518000)

Technology System for Scenario-Driven Layout Planning of Low-Altitude Takeoff and Landing Facilities

JIANG Jie,YUAN Ziru,LYU Yitong,ZHANG Junfeng
(Shenzhen Urban Transport Planning Center Co.,Ltd.,Shenzhen Guangdong 518000,China)

Abstract: With the low-altitude economy progressively extending from upstream manufacturing of the industrial chain to downstream integrated applications, it has become increasingly urgent to fully leverage the strategic,pioneering,and fundamental role of infrastructure such as low-altitude takeoff and landing facilities.Focusing on key issues in facilities layout and the requirements of commercial operations, this paper proposes a set of planning principles that emphasize demand alignment, risk avoidance, hierarchical classification, integrated deployment, and vertical control.A three-stage, seven-step technical framework for layout planning is constructed,encompassing comprehensive analysis,objective setting,and plan generation.The paper proposes facility demand analysis method based on user profiling,penetration rate estimation, and network coverage analysis, and establishes a value-oriented system of planning objectives and strategies,along with a three-tier planning pathway consisting of concept,control,and implementation.By introducing an intensive, multi-network integrated layout model and an airspace assessment method applied throughout the entire process,the framework enhances both the systematic rigor and practical feasibility of planning for low-altitude takeoff and landing facilities.

Keywords: low-altitude economy; takeoff and landing facilities planning; scenario-driven approach; lowaltitude aircraft

收稿日期:2025-01-09

基金项目:深圳市科技计划项目“重202317D121基于数字孪生的城市低空环境仿真建模与动态监测关键技术”(KJZD20230923115210021)、深圳市科技计划项目“深圳市承接‘高频次迅捷无人航空器区域组网遥感观测技术’的产业化应用研究”(CJGJZD20240729141101003)

作者:江捷,袁子茹,吕一彤,张俊峰

第一作者简介:江捷(1987),男,江西都昌人,硕士,高级工程师,研究方向为低空经济、智慧交通、交能融合,电子邮箱jiangj@sutpc.com

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2026012期

编辑 | 张斯阳 耿雪 张宇

审校 | 张宇

排版 | 耿雪

原文始发于微信公众号(城市交通):江捷 | 场景驱动的低空起降设施布局规划技术体系研究

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