童庆禧院士：空间技术与低空经济发展

题记：2025年3月23日，北大国发院“承泽商学”第19期暨低空经济论坛第1期活动在国发院承泽园举办，同时成立“中国低空经济百人会”。活动由北大国发院与CIO时代联合主办。本文根据中国科学院院士、中国科学院原遥感应用研究所所长、北京大学遥感与地理信息系统研究所原所长童庆禧的演讲整理。

2004年，在杨学山部长以及北京大学时任校长许智宏院士的支持下，我有幸参与并推动了中国第一个数字中国研究院的成立。该研究院的首项工作便是无人机遥感技术的研发。由于我长期致力于遥感领域的研究，并兼任北京大学遥感与信息系统研究所所长，因此这一项目对我而言意义非凡。2005年，我们和贵州飞机公司合作成功进行了首次全面的无人机遥感实验，进行了了多条航带连续摄影，经拼接镶嵌完成了较大范围的高分辨率遥感影像图。这一成果也引起了央视《新闻联播》和《人民日报》等媒介的广泛关注。可以说，在北京大学的推动下，以数字中国研究院初试低空遥感为代表的低空经济和无人机技术的发展迈出了第一步。

当时，中国对于无人机的认知主要还停留在军事用途上，如美国的“全球鹰”和“掠食者”等作战无人机，而民用无人机的普及和应用尚未起步。然而，随着无人机技术的不断发展和低空经济的崛起，中国在这一领域已取得了显著的进步，无人机的应用成为了低空经济的重要支撑。

今天，我借此机会与大家分享关于低空经济的几个关键问题。

什么是低空经济

首先，我想谈谈低空经济与空天经济的关系。近年来，国际上出现了一个新的概念——空间经济（Space Economy）我们国家更喜欢用空天经济，即Aerospace Economy来表达，这样把包括低空活动的航空产业也纳入其中，这是中国人的视野，我认为更为合理。而美国和西方一些国家更为重视空间或太空经济的发展，认为它是新经济体系的重要一环，是全球经济竞争的前沿阵地。美国预计空间经济将创造巨大的价值，并将其视为与中国竞争的重要战略。而我们今天讨论的低空经济，则是空天经济的一个组成部分。

低空经济，作为一个新兴且充满活力的领域，正逐渐展现出其广泛而深远的影响力。一般而言，低空经济被界定为在3000米（现在大多观点认为1000米）以下的空间内，通过以飞行为主要形式实现的各种业态的经济活动总和。这些业态包括但不限于载人交通、运输物流、农业植保、城市监测、遥感测绘、应急救援、旅游观光以及运动竞技等。因此，低空经济远不止于无人机领域，其涵盖范围之广，意义之深远，值得我们深入探讨。

低空经济的技术体系

在国内，小型电动垂直起降无人机（eVTOL）的发展尤为迅速，已在全球范围内具有显著的优势。尽管当前普遍将其活动范围限定在1000米以内，但我认为，从国际惯例和未来发展趋势来看，低空经济的范畴应扩展至3000米。我国地域辽阔、人口众多，对低空经济活动的需求极为旺盛。因此，低空经济在我国的发展速度之快，规模之大，已迅速成为万亿级产业。2024年，其市场规模已接近2万亿元。低空经济的发展不仅推动了低空制造、飞行器及元器件制造、低空动力技术、新型材料研发等相关领域的发展，还促进了电动垂直起降无人机、飞行汽车等前沿技术的创新。此外，电池技术的突破和地面设施的完善也为低空经济的繁荣提供了有力支撑。

然而，低空经济的发展也伴随着一系列挑战。规章制度、管理体制、空间管控、基础设施、材料技术以及飞行风险等问题，都亟待我们解决。

关于空间的分层，我认为30米以下为近地空间，主要供小型无人机等作为教练、试验或检验设备使用；30米至300米为低空第一层，主要承载小型无人机的飞行业务，如无人机派送等活动；300米至1000米为低空第二层，未来可能随着私人飞机、飞行汽车等低空交通的发展而得到广泛的应用；3000米以下是低空经济的整体范畴，考虑到地形和飞行需求，以我之见这一划分更为合理；3000米至6000米为中空；6000米以上至20000米为高空，主要供民航和军用飞机使用；20公里至100公里为包括平流层在内的临近空间，我国正在此领域发展以浮空为主的新型飞行器并在将来可以为对地观测、通信、科学实验和军事活动提供支撑，这一层空间恐怕也是将来的空天飞机的主要活动场所；100公里以上为外层空间，主要供卫星等航天器运行，实际上卫星、宇宙飞船、空间站等主要还是运行在300公里以上的空间，因为300公里以下的空间受地球重力影响太大，不利于空间飞行器的长时期留置和运行。

低空经济的技术系统涵盖了多个关键领域。首要的是电动垂直起降系统（eVTOL），这一系统面大而量广且当前应用极为广泛，以大疆无人机为代表，我国在此领域已领先于国际，在国际市场的占比达到80%左右！其次是常规旋翼机系统，即直升机，以及各种低空飞行系统，它们构成了低空观光、低空旅游以及未来私人飞机发展的基础，主要采用小型固定翼飞机。

此外，飞行汽车作为新兴技术，不仅在中国，在全球范围内也正处于起步阶段。尽管在技术和设计理念上仍有待完善，但飞行汽车的发展潜力巨大，目前仍面临诸多挑战。此外，低空经济还应包括气球、热气球、飞艇等航空器，以及个人装备如机动伞翼飞行器等，这些有的甚至可算是低空娱乐设施，在国内外许多旅游景点中都设有这样的娱乐项目，丰富了游客的娱乐、观光和冒险体验。飞艇系统同样具有广泛用途，在高空特别是平流层飞艇的发展上，美国和我国都在积极推进。但是低空飞艇，可以是自由飞行的或系留型的都可以在多方面找到它的用途：载人旅游观光、跳伞运动等。此外，个人飞行装备和体育竞技的飞行设备在一些国家和我国的一些地区也开始流行起来，如飞行技能比赛和表演、翼装飞行、低空跳伞、伞翼飞行等，也都属于低空经济的范畴，给广大群众带来新的娱乐方式和新的体验。

低空经济的业态

低空经济是国家经济体制中万亿级以上的经济业态，对促进国家经济发展有重大贡献。

低空经济的业态多种多样。载人交通是其中的重要组成部分。虽然大部分载人交通（不包括观光旅游）发生在1000米以上，但为更全面地涵盖低空经济活动，建议将低空经济的范围扩展至3000米就是这个道理。载人交通，特别是1-2小时飞行范围内在我国应该很有市场，我国许多景区都远离城市，经常开车几个小时是常态，如发展短途小型飞机的交通肯定会受青睐。又比如我国许多城市的高铁站和机场也都远离城市，经常也需要开车个吧小时，例如西安咸阳机场、兰州中川机场、南宁吴圩机场甚至广州白云机场等，如能打个飞的，十来分钟达到目的地对许多不差钱的旅客显然是乐见其成的。例如浙江等省开通了多条小型飞机的旅游交通航线，其中一条从浙江建德到黄山160多公里航程的航空交通路线，每次飞行可乘坐4人，每人票价160多元，相当于每公里一元钱，包机500元，很有吸引力。目前，低空物流在国内发展迅猛，多个城市正在试点无人机配送，以替代传统的快递服务。这是一种快捷的方式，特别在需要运送一些急件时，如鲜花、重要文件、手术器官、血浆等具有特殊的需求。同时，在城市管理和安防领域，如速查交通事故等方面也展现出低空经济巨大发展潜力，以深圳为例，在有的交通信号灯架上赫然安装了小型无人机停机台，这种小型盒式停机台具有准确的地理坐标，一旦需要可供无人机起降之用。此外无人机管网巡查已成为电力等业务部门的常态。低空救援同样具有重要意义，包括直接救援如救火、森林防火等，有的地方已经采用无人机喷洒化学灭火剂、抛散消防弹，更多的是用于指挥救援。

私人交通也是低空经济的重要组成部分，包括低空小型飞机等私人飞行器。我国在此领域的发展尚显迟缓，甚至尚未起步，这与经济的发展密切相关。而美国等发达国家已经是部分人出行的一个重要组成部分。私人飞机和游艇等高端交通和旅行工具已经相当普及。当前，中国的经济发展理念对私人飞机的拥有和使用产生了特定影响。一些人拥有私人飞机的人多为明星和富豪，他们拥有飞机并非完全为了交通而炫耀可能占了更大的成分，这些飞机多为国外进口的大型涡轮喷气、涡轮风扇等类型，如加拿大的“挑战者”和“湾流”等，对于少数人的乘坐需求而言，其运营成本和效益并不划算。相比之下，美国被誉为“机翼上的国家”，其私人飞机多为中型和小型机，能够轻松容纳三五人或五六人，甚至单驾且飞行手续简便，无需繁琐的申报流程，只需向塔台报告飞行目的地，若航线不繁忙，可立即起飞。这种便捷的飞行方式促进了美国低空私人交通的发展，当然这必然需要航空管理体系的保障。在我国这种业态就像我国私人汽车发展一样，只需时日就可能变为现实，成为有些人重要的交通出行方式，也会带来显著的经济效益。

当前，飞行汽车成为了一个热门话题，是汽车行业的新宠。但是我认为它的发展仍存在诸多问题。一方面，飞行汽车不仅研发难度极大，而且如何使用也是一个难题，如果想要飞起来，也需要展开机翼、改变运行模式等一系列复杂操作，这在城市特别在堵车的情况下显然不切实际。另一种模式有人提出将可载人的飞行器置于汽车后部，用于旅游活动，在郊野空旷地方释放飞行，即使这种方式恐怕普及性也不乐观。但是不管怎样，让汽车飞起来仍然是普遍追逐的一个现实的可实现的愿景

无人机在农林植保领域，已经是世界各国在实际应用中十分普遍的，特别是小中型垂直起降无人机已被广泛应用于喷农药、灌溉、施肥等农业植保作业，成为低空经济中一个相对成熟的应用领域。我国在这一方面已经有了很大的发展，在广大农村已有一定程度的普及，成为农民的帮手，是我国农业现代化和数字农业、智慧农业的组成部分。

在观光旅游方面，小型飞机和飞艇等低空交通工具开始崭露头角，特别是飞艇以其浮空性能和载人数量较多成为不远的将来在许多旅游景区低空观光或短途往返颇有前途的交通工具。例如，我国中航工业自主研制的电动载人飞艇AS700D可容纳七八人甚至十多人，为观光旅游提供了新的选择。此外，热气球和动力伞翼飞行也成为应用于低空观光最为便捷的一种飞行方式，受到许多热爱空中体验的人们的追捧，在不少旅游景点几百元一次的飞行体验往往需要排队等候。

此外，地理测绘也是低空经济的一个重要应用领域，无人机或有人操控的低空摄影成为常规航天航空摄影测量的一种补充在城镇小范围或工程设施的摄影测量中应用相当普遍，特别是低空倾斜摄影对于获取地表三维信息，制作实景三维影像的重要技术也十分成熟，得到普遍应用。使用无人机进行磁力测量和雷达探地对于获取浅层地下和地面信息也有十分广阔的应用前景。

低空活动也体现在体育竞技领域，热气球飞行已经成为国际上十分流行的活动，大量五颜六色的热气球漂浮在空中成为一道亮丽的风景线。翼装飞行，个人动力飞行装备对于热爱低空活动，追求刺激的人们具有无以言表的兴奋感，也和作为交通工具一样需求同样旺盛。

低空运输作为低空经济的一个重要的领域，具有广阔的发展前景。目前，小型飞机主要用于解决小件物品的物流快递问题，但低空运输的潜力远不止于此。例如，有的国家已经能够使用飞艇运输200多吨大而重的货物，甚至正在研发能够运输500吨货物的飞艇。这种运输方式对于大件货物的运输具有重要用途。我国实际上早已有人将飞艇用于在山区运输木材等物件，对一些工业上的大型装备用大型飞艇运输也有一定的需求，只是飞艇的充气问题还需要进一步解决，充氢安全难以保障，充氦是发展趋势，但氮气的匮乏和价格的高昂是这一发展的一个障碍，无论如何低空运输同样应被视为低空经济的一个重要组成部分。

当前，中国的小型无人机技术已经处于世界领先地位，但其他航空器的研发能力同样具有巨大的需求。这是中国低空经济发展的重要动力，也是我国在这个领域正在努力和大发展的方向。

我们可以预测我国的低空经济可能在近年即可达到几万亿甚至10万亿的规模，但我认为其实际潜力远不止于此。若要实现低空经济的大规模爆发，以下

三种业态的全面发展至关重要。

首先，低空物流和低空派送系统的全面实施与完善是关键。目前，这些系统仅在部分城市的特定区域进行试验性运营，普及程度远远不足。包括地面设施的建设以及最后几十米配送等问题如何解决都需进一步研究和实践的探索。这一领域涉及全国数百个城市及数千个城镇，甚至乡镇和偏远地区，因此具有广阔的发展空间，将来在低空经济发展中有可能是三分天下有其一。

其次，交通领域的革新也是低空经济的重要组成部分，在时速2-300公里的2小时交通圈内，包括低空巴士等新型交通工具是有力的竞争者。不管怎样高速公路和高铁总是线性的，还有许多地方高铁和高速路通不到的地方，况且大多地方的高铁站和飞机场都远离居住区，给乘客带来不便，这就为低空交通创造了有利的发展的需求。这些飞行巴士可以是垂直起降的直升机，也可以是固定翼飞机，它们将极大地方便人们的出行。未来，载人的低空巴士如能全面普及也有望在低空经济中占有1/3的份额，

再者，私人专享的低空交通工具，如飞行汽车和私人飞机，也一定会迎来快速发展的机遇。我相信，随着经济社会的不断发展，中国人必定会共同富裕起来，特别是中产阶层必然大幅度增长，这就为未来中国私人飞机和和飞行汽车的发展提供了肥沃的土壤，成为低空经济另一极的增长点。

展望未来，地球的空间将有三个最为热闹和繁忙的领域：地面交通、低轨空间和3000米以下的低空。地面交通就不言自明，低轨卫星的空间已经成为各国空间活动争夺的重点，其中仅美国的SpaceX的低轨卫星就有42000颗，我国千帆星座和国网星座也都各自接近15000颗，还有许多国家也都蓄势待发，这一层空间必定十分拥挤。再就是我们所谈及的低空，它也必定将成为未来最为繁忙的空中圈层之一。因此，建立完善的信息体系和导航体系对于低空经济的发展和低空安全至关重要，否则将难以持续并可能引发系列难以预料的问题。

美国被誉为车轮上的国家和机翼上的国家，其高速公路网和机场数量均遥遥领先。相比之下，中国在机场等基础设施的数量建设上仍存在较大差距。我国在传统航空制造业和航空运输业与美国等发达国家相比仍有较大差距，有报道说当前我国的航空制造业其能力仅为美国的1/8，我国民用航空仍然依赖国外，特别是美国和欧洲的飞机；我国航空的运营能力也只有美国的3/5左右，货运能力也同样差距很大。但我们可以换道超车，利用中国在体育运动等领域的成功经验，发展具有中国特色的低空经济。通过换道竞争，我们可以在低空经济这一优势领域实现快速发展，并迅速缩小与发达国家在航空领域的差距。

低空经济的保障体系

低空经济的发展在很大程度上依赖于完善的政策和技术保障体系，主要包括以下几个方面：

首先，空域的开放及相应的政策法规是低空经济发展的环境基础。没有空域的开放，低空经济便无从谈起。当前，虽然部分城市区域允许在300米以下的低空飞行，但低空的全面开放仍面临挑战。因此，空域的进一步开放和相关政策法规和空中管理体制的制定和完善至关重要。

其次，对低空环境的精细了解也是低空经济发展的关键之一。中国地形复杂，特别是南方、高原地区和城市，起伏的地形和鳞次栉比的高楼对低空飞行增加了复杂程度。对此需要对地表景观和地形有详尽的了解，这就需要借助遥感技术对地表进行观测和对地形和城市的三维建模。通过遥感技术，我们可以获取地面的三维数据，包括城市高楼、山区地形等，形成地表的实景三维信息，为低空飞行提供准确的环境背景数据。然而，目前卫星获取的地面数据特别对于密集的低空飞行仍然难以保证精度，对于低空飞行而言仍存在安全问题，因此需采用更高精度的遥感技术。当前成熟的低空无人机或有人操控的倾斜摄影为高精度地表三维建模提供了可靠的保障，而且这一技术本身也是低空经济的一个组成部分。

再者，导航系统的精度对于低空飞行至关重要。在地面已普遍采用卫星导航系统（GNSS）为地面交通导航，我国的北斗卫星导航系统具有优良的性能和较高的精度，很好地保证了地面交通导航的需要。即便如此，现有卫星导航系统的精度（米级）就无法满足低空高密度飞行的需求。因此，需研究卫星导航系统的增强技术和地面基站定位导航技术，并将其综合应用，形成新型综合低空导航技术。目前，中国已在此方面进行了研究并取得进展，如电科院拟发射的低空卫星群，旨在建立“微厘空间低轨导航增强系统”，实现厘米级定位精度。美国也推出了类似的技术，以增强其GPS导航系统的精度，他们将此称为“弹性全球定位系统”。从技术层面看，空地结合的高精度导航与定位技术，即无人机RTK定位技术，具有很好的应用前景。这项技术结合了全球导航卫星系统与实时差分技术，通过地面基站与无人机上流动站之间的数据实时传输与处理实现厘米级甚至毫米级的定位精度，这项技术极大地提升了无人机在复杂环境中的作业能力。满足低空经济中大量飞行器的飞行导航的需求。然而，即使将导航精度提高到厘米级甚至毫米级这也仅仅是依赖外来信息，如低轨卫星增强或基站的导航，仍然可能存在疏漏和安全隐患。这些外来信息的定位和导航并非万无一失，仍需我们继续努力完善。正如许多汽车驾驶者所经历的，卫星导航系统有时会提供误导信息。因此，我们必须在飞行器上完善自身的感知能力。我们希望的是在各个飞行器上实现全方位的感知功能，包括视频信号、可见光和激光信号、红外、微波以及太赫兹信号等。当飞行器在全方位都能感知到周围情况且感知距离精度达到厘米级甚至毫米级而时延在毫秒甚至微秒时，就可以有效避免空中碰撞事故的出现。这对于低空经济的发展而言，是一个极其重要的信息保障体系。

可以想象，未来的低空飞行将像现在的地面交通一样高度发达。大量且高密度的飞行器将允许在有序的环境中运行，各行其道。为了实现这一目标，空间卫星、地面基站以及飞行器自身的感知系统将共同为各类飞行器的运行保驾护航。在这种情况下，飞行器应该是全自动和

全智能的。人的驾驶可能会被禁止，因为人的反应速度跟不上飞行器所需的反应速度，无法与高速运行的飞行器相匹配。我们的感知系统从眼睛接收到信息再到采取行动，基本上是秒级或亚秒级。而未来，我们期望卫星信号、无人机信号以及地面低轨信号的时延能够在毫秒级甚至微秒级，这将远超人的感知反应速度。

总之，中国低空经济的发展未来大有可为，期待我们以开放进取的心态一起努力。

整理：何又夕 | 编辑：王贤青 白尧