2024：新质观察｜低空经济基础设施建设，气象为何也是关键？

　　2024年11月5日，深圳市低空经济基础设施高质量建设启动会举行。会议强调，要坚持系统规划、科学布局、集约共享，统筹推进低空通信、导航、监视、气象监测等信息基础设施和起降场地建设，加快构建世界一流的低空经济基础设施体系。

　　我们看到，气象成为继“通导监”之后，第四个被正式纳入低空信息基础设施建设的要件。这意味着，低空气象设施也是发展低空经济的先导性条件，需要提前布局。

　　11月5日，深圳市低空经济基础设施高质量建设启动会在人才公园举行，现场进行了无人机起降竞速飞行、物流即时配送、城市安防巡检、直升机应急救援等低空经济多场景应用演示。 深圳特区报记者 杨浩翰 摄

　　通信、导航、监视对于低空经济发展的作用不言而喻，但在天气预报信息随处可见的今天，气象作为一个“熟悉的陌生人”，为何会成为低空经济基础设施的关键一环呢？现有的气象科技和基础，能否直接解决低空气象问题呢？这是一个亟待科普的话题。

　　理解低空气象基础设施建设的总体思路，首先要理解以下问题：一是低空飞行的空域特征，二是低空飞行与传统航空的不同，三是低空飞行器和飞行活动的特征。

　　截至目前，我们对低空飞行的空域共识越来越清楚。120米以下的W空域和300米以下的G空域，大概率是将来低空经济的主要活动空间。在300米到1千米之间，同时会存在一个融合飞行空间，但不是低空经济的主战场。这种对空域的处理方式，是充分融合民航、通航、军事、地方政府各方管理权属需要和低空无人机、有人机、直升机等飞行器飞行特性之后得出的结论，是对管理问题、技术问题、发展问题的综合平衡。

　　明确低空飞行的空域问题，是理解低空气象基础设施建设的前提。现有的气象观测体系，主要服务于模式天气预报、气候特征和气候变化监测、气象科学技术研究等方面，不论是观测的时空尺度、数据处理的时效性，还是观测技术本身及其侧重点，都不太可能满足低空飞行对所在空域的实况天气信息需求。同时，现有的气象科技，对低空飞行空域的天气数值预报和再分析，即使达到时空分辨率要求，也难以满足低空飞行决策的精度需求和规则要求。这是需要新建低空气象基础设施体系的首要原因。

　　除了飞行空域外，低空飞行与传统大航空也有很大区别。

　　（1）从飞行速度和距离看，低空飞行速度低（一般在360千米/小时以下），距离短（一般几公里到几十公里）；高空飞行的速度高，距离长。

　　（2）从载重量看，低空飞行的载重量普遍偏低且比较分散，可以从1kg以下到几吨不等；而高空飞行的载重量，一般都是十几吨起步。

　　（3）从飞行密度看，低空飞行可能会在较小的区域内实现高密度飞行；而高空飞行的密度一般不会太大，两者不在一个数量级。

　　（4）从飞行计划看，低空飞行充满了不确定性，无计划飞行和有计划飞行混合；而高空飞行则依赖较强的计划性。

　　（5）从飞行航线看，低空飞行一般不依赖确定的航线；而高空飞行的航线要求较高。

　　（6）从飞行指挥看，低空飞行是分散指挥为主，集中指挥为辅；高空飞行则是集中指挥为主，分散指挥为辅。同时，低空和高空飞行的无人化操作系统也有较大差别。

　　总之，低空飞行与高空飞行不属于一个范畴，差别较大，可以看作是一个独立的体系。低空气象也不太可能采用航空气象的解决方案，通过扩大机场和航路气象基础设施的覆盖面来解决低空气象问题。

　　目前登记在册的低空飞行器，仅无人机一项就有4126种，制造厂家2200多个，是非常庞大的运输设备体系；而不像传统航空那样，设备种类相对较少，性能比较单一，方便统一划定天气警戒线。低空飞行器可以大致分为四类：

　　一是通航飞机和通用飞行器，如直升机、通航飞机、有人驾驶垂直起降飞行器等；

　　二是大型无人机，包括eVTOL和大型货运无人机型等；

　　三是中小轻微型无人机，包括中小型物流快递机型和各种消费级无人机等；

　　四是其他类别的低空飞行器，包括各种形态的具有低空飞行功能的设备。

　　现实中，不同飞行器对天气的反馈差别很大。比如，多旋翼无人机，它们可以实时分配动力来调整平衡，除了起降阶段外，它们的抗风性较高。这类无人机，飞得越低越省电，飞得越低越安全。再如，垂直起降固定翼无人机，起降阶段类似多旋翼，但在飞行过程中，又具有固定翼特征，抗风性就较弱，对风向风速反馈敏感，这类无人机省电、节省成本，是中长距离物流机的首选，这类无人机飞得越高越省电，顺风和逆风的经济性差别很大。

　　还有，受到管理条例和空域的限制，不同的起降点、不同的航线航路和运营单位，是直接垂直起降，还是盘旋起降、还是阶梯式起降，都不同，这些起降方式，对气象安全的要求也不同。同时，全程序飞行模式，人机协同飞行模式，还是人工为主飞行模式，其反应时间、反应速度、机身调整的灵敏度和幅度都有很大不同，对气象的反应也不一样。

　　低空空域划定后，低空飞行的主要任务是根据飞行器特征和实际需要安排飞行时间。其中涉及天气的管理需求有两个：一是安全飞行的天气时域（可飞天气）；二是经济飞行的天气时域（是否顺风、是否省电等）。因此，飞行单位就需要根据天气信息和自身的飞行计划，建立低空飞行的时域管理体系。低空飞行单位对天气信息的刚性需求，是低空气象基础设施建设的根本依据。

　　根据低空飞行需要，低空气象基础设施建设大致要遵守实况为主、预报为辅、疏密有致、多源融合、统一基准的20字原则。

　　首先，低空飞行特征（一高两短）、低空飞行管理规则、低空飞行计划安排，决定了低空飞行的天气管理，对实况的需求最大，尤其是对起降点的实况需求最大，低空飞行必须依据准确的实况信息才能做飞行决定。这决定了，实况是主要需求，预报是辅助需求，预报数据可以帮助做飞行计划。但是，真正执飞的决定，还是要依赖实况做出，没有实况，就没有办法做出执飞决定。目前，大部分低空飞行单位，真飞时都必须是以天气实况作为起飞依据（目视飞行和实验测试除外）。

　　其次，为了充分利用现有气象观测设施和预报技术，低空气象信息，也要吸收多来源数据，同时，更要统一基准。统一基准的主要要求有四个：一是要标明数据属性，是监测出来的数据，还是模拟出来的数据，还是预报出来的数据；二是要标明数据来源，数据来源于哪台设备、哪个模式等等；三是要标明数据的时空信息，时间点和空间位置；四是要标明数据的技术参数，如更新频次、读取方式、稳定性、数据结构特征、收费与否等等。

　　基于以上分析，低空气象基础设施建设，主要是由三张网构成，即监测网，解决实况问题；数字网，解决多源数据和统一基准问题；赋能网，解决低空飞行对天气数据的个性化开发问题，并进一步赋能相关产业，起到挖掘天气数据要素价值的作用。

　　低空经济的活动在空中，经济在地上。从低空空域资源到低空时域资源，再到低空频域资源，低空经济信息基础设施大基建的序幕才刚刚拉起。低空气象基础设施建设，作为低空时域资源管理不可或缺的技术手段，是发展低空经济的先行者之一，值得关注。

　　（作者蔡银寅为南京信息工程大学教授、中国气象服务协会低空经济专业委员会主任委员）