【摘要】低空經(jīng)濟(jì)是指以各種有人駕駛和無(wú)人駕駛航空器在海拔3000米以下的各類飛行活動(dòng)作為牽引，輻射帶動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域融合發(fā)展的新興經(jīng)濟(jì)形態(tài)和效益。2024年全國(guó)兩會(huì)期間，“低空經(jīng)濟(jì)”被寫入政府工作報(bào)告。報(bào)告提出，“積極培育新興產(chǎn)業(yè)和未來(lái)產(chǎn)業(yè)”“積極打造生物制造、商業(yè)航天、低空經(jīng)濟(jì)等新增長(zhǎng)引擎”。我們可以通過(guò)解析人工智能賦能低空經(jīng)濟(jì)、大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的部分應(yīng)用場(chǎng)景（智慧城市建設(shè)、智慧交通運(yùn)輸、智慧路橋監(jiān)測(cè)、智慧農(nóng)業(yè)農(nóng)村），理解低空經(jīng)濟(jì)創(chuàng)造的新質(zhì)生產(chǎn)力，探討低空經(jīng)濟(jì)推進(jìn)智慧城鄉(xiāng)建設(shè)和國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的邏輯與路徑。
【關(guān)鍵詞】低空經(jīng)濟(jì) 智慧城市 智慧交通運(yùn)輸 智慧路橋監(jiān)測(cè) 智慧農(nóng)業(yè)農(nóng)村
【中圖分類號(hào)】F562 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A
【DOI】10.16619/j.cnki.rmltxsqy.2024.15.003
【作者簡(jiǎn)介】莊茁，清華大學(xué)航天航空學(xué)院教授，國(guó)家973項(xiàng)目首席科學(xué)家，歐洲科學(xué)與藝術(shù)學(xué)院院士，國(guó)際計(jì)算力學(xué)協(xié)會(huì)副主席。研究方向?yàn)閿嗔蚜W(xué)、計(jì)算力學(xué)和飛行器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。主要成果有：提出基于連續(xù)體的殼體斷裂力學(xué)統(tǒng)一計(jì)算理論和方法，分析設(shè)計(jì)“天和”核心艙殼體結(jié)構(gòu)，分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證大飛機(jī)整體機(jī)翼殼板結(jié)構(gòu)的斷裂可靠性，西氣東輸天然氣鋼制管道動(dòng)態(tài)斷裂的可靠性評(píng)估，提出頁(yè)巖氣高效開采的水力壓裂理論模型和計(jì)算方法，提出基于位錯(cuò)機(jī)制的微尺度晶體塑性流動(dòng)應(yīng)力理論。
引言
人類居住的地球半徑是6370千米，地球表面的有限生存空間養(yǎng)育著80多億人口。人類懷揣夢(mèng)想，從未間斷擴(kuò)展自己的生存空間，向環(huán)繞地球的月球、向廣袤無(wú)垠的太空乃至外太空探索人口遷徙的可能性。然而，從地球表面到海拔3千米之間的低空尚未得到充分利用，如何利用這廣闊的空域發(fā)展經(jīng)濟(jì)、造福人類，這正是我們關(guān)注低空經(jīng)濟(jì)的始因。
設(shè)想不久的將來(lái)，人們可以隨時(shí)用手機(jī)呼叫低空飛行的有人或無(wú)人交通工具，更快捷地到達(dá)目的地；預(yù)訂的快餐和快遞從天而降……這就是低空經(jīng)濟(jì)可能帶來(lái)的生活便利。設(shè)想某些高風(fēng)險(xiǎn)和高投入的工作，如邊防警戒、森林防火、滑坡預(yù)警、草原放牧、飛機(jī)播種、路橋檢測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等，都可以由無(wú)人機(jī)代替人工完成，大大提高實(shí)施精度和工作效率，保護(hù)人員安全，以保障城市安全、增進(jìn)民生福祉。
那什么是低空經(jīng)濟(jì)呢？低空經(jīng)濟(jì)是指以各種有人駕駛和無(wú)人駕駛航空器在海拔3000米以下的各類飛行活動(dòng)作為牽引，輻射帶動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域融合發(fā)展的新興經(jīng)濟(jì)形態(tài)和效益。低空經(jīng)濟(jì)的上下游鏈條及業(yè)態(tài)體系主要包括：上游制造，有人和無(wú)人飛行器；中游產(chǎn)業(yè)運(yùn)營(yíng)，人員通航和物資運(yùn)輸，基礎(chǔ)設(shè)施保障；下游國(guó)計(jì)民生的各類應(yīng)用。
2021年2月，中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)《國(guó)家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》，將低空經(jīng)濟(jì)納入發(fā)展規(guī)劃。2024年全國(guó)兩會(huì)期間，“低空經(jīng)濟(jì)”被寫入政府工作報(bào)告，報(bào)告提出，“積極培育新興產(chǎn)業(yè)和未來(lái)產(chǎn)業(yè)”“積極打造生物制造、商業(yè)航天、低空經(jīng)濟(jì)等新增長(zhǎng)引擎”。[1]
本文通過(guò)解析人工智能賦能低空經(jīng)濟(jì)、大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的部分應(yīng)用場(chǎng)景（智慧城市建設(shè)、智慧交通運(yùn)輸、智慧路橋監(jiān)測(cè)、智慧農(nóng)業(yè)農(nóng)村），詮釋低空經(jīng)濟(jì)創(chuàng)造的新質(zhì)生產(chǎn)力，探討低空經(jīng)濟(jì)推進(jìn)智慧城鄉(xiāng)建設(shè)和國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的邏輯與路徑。
智慧城市建設(shè)
對(duì)于城市規(guī)劃和設(shè)計(jì)而言，低空經(jīng)濟(jì)首先意味著低空交通的常態(tài)化，進(jìn)而帶來(lái)人流與物流組織方式以及城市基礎(chǔ)設(shè)施和功能布局的革命性變化。然而，城市人口密集，高樓林立，對(duì)低空飛行的安全性和穩(wěn)定性要求極高。AI技術(shù)應(yīng)首先賦能城市低空交通的規(guī)劃、運(yùn)行和管理。例如，科學(xué)布局低空飛行器的起降場(chǎng)地、服務(wù)場(chǎng)所等設(shè)施，精細(xì)化空域設(shè)計(jì)以統(tǒng)籌協(xié)調(diào)不同人流和物流的空中線路，從而提高空間利用率，優(yōu)化成本，提升效率，保障安全，節(jié)約能源消耗。
低空交通的智能化在諸多層面影響著城市發(fā)展，能夠進(jìn)一步提升城市公共服務(wù)水平。例如，在醫(yī)療急救、消防減災(zāi)、公共安全等領(lǐng)域，保障應(yīng)急資源及時(shí)準(zhǔn)確到位；進(jìn)一步提高居民日常生活質(zhì)量，在個(gè)體出行、快遞配送等方面提供更為即時(shí)和便捷的選擇；進(jìn)一步推動(dòng)城市經(jīng)濟(jì)創(chuàng)新和就業(yè)增長(zhǎng)，發(fā)展低空旅游觀光、低空物流供應(yīng)鏈等新型產(chǎn)業(yè)。
AI與低空飛行器的結(jié)合，一方面可以更全面準(zhǔn)確地從空中監(jiān)控城市公共空間的使用狀況，識(shí)別潛在危險(xiǎn)或威脅。例如，預(yù)測(cè)交通擁堵以及事故發(fā)生的概率，預(yù)測(cè)人流聚集以及公共安全事件和犯罪行為發(fā)生的可能性，從而基于智能算法，提前響應(yīng)預(yù)警并及時(shí)采取有效措施，保障城市運(yùn)行的安全；另一方面可以更為實(shí)時(shí)精準(zhǔn)地從空中監(jiān)測(cè)城市環(huán)境。例如，空氣污染程度、熱島效應(yīng)、道路狀況、水體狀況、生態(tài)系統(tǒng)等，使用智能算法對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，識(shí)別潛在的污染、陳舊、紊亂等環(huán)境劣化因素，從而制定并實(shí)施準(zhǔn)確有效的應(yīng)對(duì)策略。
在城市智能化管理中，利用無(wú)人機(jī)和AI技術(shù)進(jìn)行建筑物的健康監(jiān)測(cè)，能夠?qū)崟r(shí)掌握基礎(chǔ)設(shè)施的狀況，提前發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題，進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)，保障城市交通和建筑物的安全與穩(wěn)定。例如，北京市的市政管網(wǎng)包括電力、通信、燃?xì)狻⒐┧?、排水、供熱等多種類型的地下管線，它們是城市居民賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)。對(duì)其進(jìn)行人工檢測(cè)、維護(hù)和改造的費(fèi)用極其高昂，可以采用AI賦能的無(wú)人機(jī)和機(jī)器人系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行安全性監(jiān)測(cè)，這不僅能夠提高建筑物和市政管網(wǎng)的檢測(cè)效率和精度，還可以大幅降低檢測(cè)成本和人員安全風(fēng)險(xiǎn)。
此外，上述關(guān)于城市空間使用狀況以及城市環(huán)境和基礎(chǔ)設(shè)施質(zhì)量的信息，將有助于完善正在快速建構(gòu)的城市精細(xì)化數(shù)據(jù)庫(kù)，從而為AI驅(qū)動(dòng)下的城市規(guī)劃和設(shè)計(jì)提供更加扎實(shí)全面的數(shù)字基礎(chǔ)。未來(lái)，AI技術(shù)將使城市的數(shù)據(jù)庫(kù)向低空延伸，賦能精細(xì)化城市低空空間權(quán)屬管理，平衡公私權(quán)利分配，保證城市資源在低空空間的公平利用。
低空交通的普及也為人們拓展對(duì)城市的認(rèn)知、革新經(jīng)營(yíng)和治理理念帶來(lái)了全新的視角。城市設(shè)計(jì)面臨城市形象和特征重塑的新挑戰(zhàn)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、數(shù)字場(chǎng)所營(yíng)造等人工智能手段可以為打造新的城市形象賦能，豐富人們對(duì)城市的體驗(yàn)過(guò)程和情感連接。AI賦能低空經(jīng)濟(jì)，通過(guò)無(wú)人機(jī)對(duì)建筑物和基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行智能檢測(cè)，極大地提升了城市建設(shè)的健康管理水平。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，AI和無(wú)人機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)景更加多樣，發(fā)展低空經(jīng)濟(jì)是經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的新引擎，為智慧城市建設(shè)提供強(qiáng)有力的技術(shù)保障和發(fā)展動(dòng)力。
智慧交通運(yùn)輸
人工智能賦能低空經(jīng)濟(jì)在推進(jìn)智慧城鄉(xiāng)交通方面發(fā)揮了重要作用，尤其是有人和無(wú)人機(jī)在空中交通和空中通勤領(lǐng)域的應(yīng)用。在深圳，低空經(jīng)濟(jì)已初具規(guī)模。深圳市坪山區(qū)率先出臺(tái)了直升機(jī)固定航線的補(bǔ)貼政策，鼓勵(lì)市民和企業(yè)職員乘坐直升機(jī)空中通勤。這一政策不僅使得消費(fèi)者承擔(dān)的空中通勤費(fèi)用大幅下降，還大大提高了出行效率。截至2023年底，深圳的低空航線已飛行近300架次，乘機(jī)人數(shù)累計(jì)超過(guò)1300人次，展示了空中交通的潛在應(yīng)用前景。[2]據(jù)統(tǒng)計(jì)，從高鐵深圳北站乘直升機(jī)到達(dá)深圳灣僅需要8分鐘，比地面交通節(jié)省了至少80%的時(shí)間成本。
通過(guò)垂直起降技術(shù)，無(wú)人機(jī)能夠在城市間或城市內(nèi)提供快速、高效的空中交通服務(wù)，成為未來(lái)城市交通的一種備選解決方案。當(dāng)前，低空航線起降點(diǎn)的覆蓋范圍不斷擴(kuò)大，已涵蓋大灣區(qū)的多個(gè)城市，包括香港、澳門、廣州、東莞、惠州、中山和珠海等。2019年，粵港跨境直升機(jī)航線開通，進(jìn)一步縮短了兩地通行時(shí)間，標(biāo)志著低空經(jīng)濟(jì)在跨境交通中的應(yīng)用邁出了重要一步。
無(wú)人機(jī)在空中巡查和醫(yī)療救護(hù)等領(lǐng)域也發(fā)揮了重要作用。特別是在交通嚴(yán)重?fù)矶聲r(shí)，直升機(jī)救援能夠大大提高救援效率。例如，深圳市公安局交警局與深圳市東部通用航空公司簽訂應(yīng)急救援戰(zhàn)略合作協(xié)議，合作內(nèi)容包括直升機(jī)救援服務(wù)、共享道路交通數(shù)據(jù)、現(xiàn)場(chǎng)交通保障和建立空中可視化指揮巡查等內(nèi)容。目前，深圳已實(shí)現(xiàn)每100平方公里范圍內(nèi)有一架直升機(jī)待命，實(shí)現(xiàn)半小時(shí)內(nèi)飛行圈覆蓋全市直至港澳。
低空經(jīng)濟(jì)的發(fā)展依賴AI技術(shù)的賦能。AI技術(shù)可以優(yōu)化無(wú)人機(jī)的飛行路線和任務(wù)規(guī)劃，提高飛行效率和任務(wù)執(zhí)行能力。通過(guò)大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，AI可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)環(huán)境，智能調(diào)整無(wú)人機(jī)的飛行路徑，規(guī)避障礙物，確保飛行安全性和可靠性。這一技術(shù)的應(yīng)用，使得無(wú)人機(jī)在城市交通和應(yīng)急救援等領(lǐng)域的應(yīng)用更加廣泛和高效。
未來(lái)，隨著AI技術(shù)的不斷進(jìn)步和低空經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，空中交通將成為智慧城市的重要組成部分。例如，通過(guò)海陸空無(wú)人系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的協(xié)同發(fā)展和技術(shù)跨界融合，深圳正在加快海陸空一體化示范應(yīng)用項(xiàng)目的建設(shè)，開展多場(chǎng)景運(yùn)行試點(diǎn)，加快海陸空無(wú)人系統(tǒng)應(yīng)用，以構(gòu)建良好的低空產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈。這一舉措不僅提升了城市的智慧化管理水平，也為低空經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供了實(shí)踐樣板。
智慧路橋監(jiān)測(cè)
我國(guó)是世界橋梁大國(guó)，2023年底，已建成公路橋梁達(dá)107.93萬(wàn)座。[3]橋梁作為連接城市的重要交通樞紐，其安全性與穩(wěn)定性至關(guān)重要。然而，隨著時(shí)間的推移，許多橋梁可能面臨各種損傷和老化問(wèn)題。當(dāng)前，我國(guó)正面臨“以建為主”向“建養(yǎng)并舉”的轉(zhuǎn)型。傳統(tǒng)的檢測(cè)方法往往難以全面、準(zhǔn)確地評(píng)估橋梁的狀態(tài)，對(duì)橋梁進(jìn)行智能檢測(cè)勢(shì)在必行?！吨悄軝z測(cè)裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2023—2025年）》提出，到2025年，智能檢測(cè)技術(shù)基本滿足用戶領(lǐng)域制造工藝需求。這為發(fā)展AI與無(wú)人機(jī)結(jié)合的智能檢測(cè)系統(tǒng)提供了政策支持。
結(jié)合AI技術(shù)與無(wú)人機(jī)，將AI技術(shù)的圖像識(shí)別和大數(shù)據(jù)分析功能應(yīng)用于橋梁健康監(jiān)測(cè)，正在開創(chuàng)橋梁智能檢測(cè)的新篇章。無(wú)人機(jī)搭載高清相機(jī)、紅外相機(jī)和激光掃描儀等設(shè)備，可以對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面的檢查，利用高分辨率圖像和視頻記錄橋梁的變化情況，捕捉橋梁的實(shí)時(shí)狀況，將觀測(cè)的圖像數(shù)據(jù)傳回?cái)?shù)據(jù)中心；對(duì)比工程設(shè)計(jì)施工圖、監(jiān)測(cè)傳感器記錄和內(nèi)嵌的疲勞損傷容限閾值等大數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)識(shí)別裂縫、腐蝕、銹蝕等結(jié)構(gòu)損傷、老化等問(wèn)題。這種技術(shù)的顯著優(yōu)勢(shì)在于能夠快速完成巡檢工作，提供高質(zhì)量的視覺材料，為工程養(yǎng)護(hù)維修提供參考依據(jù)。
無(wú)人機(jī)配備的激光雷達(dá)系統(tǒng)可以進(jìn)行精準(zhǔn)的三維掃描，從而獲取橋梁的幾何形狀和尺寸數(shù)據(jù)。利用這種高精度的測(cè)量方式，可以準(zhǔn)確評(píng)估橋梁的變形、磨損和結(jié)構(gòu)失穩(wěn)情況等。此外，無(wú)人機(jī)配備的紅外熱像儀可以探測(cè)橋梁結(jié)構(gòu)中的損傷隱患，如潛在的熱點(diǎn)、溫度異常或隱蔽的冷卻線路等。這不僅能夠快速發(fā)現(xiàn)橋梁的熱異常區(qū)域，還可以盡早預(yù)警潛在結(jié)構(gòu)故障，避免造成嚴(yán)重的后果。
利用AI數(shù)據(jù)處理技術(shù)可以進(jìn)一步分析無(wú)人機(jī)獲取的大量數(shù)據(jù)，根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙數(shù)據(jù)、日常監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，關(guān)鍵參數(shù)敏感性分析數(shù)據(jù)，代入基于斷裂力學(xué)的疲勞損傷容限計(jì)算軟件，能夠預(yù)測(cè)評(píng)估橋梁結(jié)構(gòu)的疲勞壽命和日歷壽命，給出剩余壽命。這不僅能夠提高橋梁檢測(cè)的效率和準(zhǔn)確性，還能夠提前預(yù)警潛在的安全隱患，確保橋梁運(yùn)行安全，為工程部門決策提供可靠的參考依據(jù)。
無(wú)人機(jī)還可以融合北斗定位技術(shù)，搭載自研專用相機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁底部、支座、橋塔等部位的全覆蓋高清圖像采集，并利用智能算法自動(dòng)完成缺陷的定性判斷、定量測(cè)量、精準(zhǔn)定位，同時(shí)將處理結(jié)果映射至三維實(shí)景模型上，自動(dòng)生成滿足定檢要求的數(shù)據(jù)報(bào)告。自研相機(jī)的高速對(duì)焦，每秒兩張不間斷拍攝，使得每日檢測(cè)面積可達(dá)5000平方米。智能算法自動(dòng)識(shí)別、測(cè)量及定位各種缺陷，識(shí)別精度最高可達(dá)0.05mm，搭建GIS-BIM數(shù)字化平臺(tái)，基于缺陷信息的自動(dòng)映射，能夠?qū)崿F(xiàn)缺陷的可視化管理。[4]這一技術(shù)突出優(yōu)勢(shì)在于其全覆蓋、高效率和智能化。
通過(guò)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的高精度、高分辨率觀測(cè)數(shù)據(jù)，智能處理系統(tǒng)能夠精準(zhǔn)識(shí)別裂紋和其他病害，實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)的多維度表征。但由于對(duì)裂紋的拆分再還原，會(huì)影響裂紋形態(tài)的高精度還原及走向的準(zhǔn)確判斷。因此，構(gòu)建識(shí)別與提取一體的穩(wěn)健輕量化學(xué)習(xí)模型，開展多任務(wù)載荷協(xié)同監(jiān)測(cè)，提升健康狀態(tài)指標(biāo)的多維度表征水平，是該領(lǐng)域下一階段的研究重點(diǎn)。[5]
智慧農(nóng)業(yè)農(nóng)村
農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)是專為農(nóng)業(yè)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的無(wú)人駕駛飛行器（UAV）。這些無(wú)人機(jī)配備了一系列傳感器和成像技術(shù)，如攝像頭、激光雷達(dá)和多光譜傳感器，使它們能夠收集有關(guān)農(nóng)作物、土壤和其他影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)因素的數(shù)據(jù)。當(dāng)前，在利好政策的助推下，農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)成為推進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化的重要工具之一，其技術(shù)水平、普及程度和市場(chǎng)規(guī)模正在大幅提升。隨著數(shù)字化、智能化技術(shù)與無(wú)人機(jī)產(chǎn)品和農(nóng)業(yè)場(chǎng)景深度融合，農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)正在為智慧農(nóng)業(yè)賦能，助力推進(jìn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化和鄉(xiāng)村全面振興。
近年來(lái)，我國(guó)頒布了一系列政策鼓勵(lì)農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)發(fā)展。一方面，為農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)研發(fā)和制造水平的提升提供政策支持。2022年2月，《中共中央 國(guó)務(wù)院關(guān)于做好2022年全面推進(jìn)鄉(xiāng)村振興重點(diǎn)工作的意見》，即2022年中央一號(hào)文件發(fā)布，提出應(yīng)提升農(nóng)機(jī)裝備研發(fā)應(yīng)用水平。加快高端智能機(jī)械研發(fā)制造納入國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃并將予以長(zhǎng)期穩(wěn)定支持。另一方面，為農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)購(gòu)置提供補(bǔ)貼。2017年起，我國(guó)實(shí)施了農(nóng)機(jī)購(gòu)置補(bǔ)貼引導(dǎo)植保無(wú)人機(jī)規(guī)范應(yīng)用試點(diǎn)工作。2020年，廣西、廣東等20個(gè)試點(diǎn)省份共計(jì)申請(qǐng)中央財(cái)政補(bǔ)助資金2.23億元，補(bǔ)貼購(gòu)置植保無(wú)人機(jī)9000余臺(tái)?！?024—2026年農(nóng)機(jī)購(gòu)置與應(yīng)用補(bǔ)貼實(shí)施意見》強(qiáng)調(diào)，推動(dòng)農(nóng)業(yè)機(jī)械化全程全面高質(zhì)量發(fā)展，全面開展農(nóng)用無(wú)人駕駛航空器購(gòu)置補(bǔ)貼工作，更進(jìn)一步將實(shí)施范圍統(tǒng)一擴(kuò)展至全國(guó)，植保無(wú)人機(jī)正式擁有了全國(guó)性農(nóng)機(jī)購(gòu)置補(bǔ)貼的資格。
隨著新農(nóng)業(yè)和智慧農(nóng)業(yè)的推進(jìn)，植保無(wú)人機(jī)的市場(chǎng)規(guī)模近年來(lái)不斷擴(kuò)大。農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)的需求從傳統(tǒng)的植保無(wú)人機(jī)逐漸拓展，目前已經(jīng)深入到病蟲害防控、農(nóng)藝、播撒、智慧農(nóng)業(yè)、授粉、果樹防凍防曬等農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)應(yīng)用場(chǎng)景的不斷細(xì)化和擴(kuò)寬，為全球農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)行業(yè)發(fā)展提供了龐大的市場(chǎng)潛力和發(fā)展動(dòng)力。農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)在對(duì)馬鈴薯、水稻、大豆等重要農(nóng)作物進(jìn)行植保飛防的基礎(chǔ)上，已經(jīng)能夠結(jié)合高分辨率多光譜巡田無(wú)人機(jī)實(shí)現(xiàn)地塊平整監(jiān)測(cè)、出苗識(shí)別、病蟲害監(jiān)測(cè)、精準(zhǔn)變量營(yíng)養(yǎng)液和殺蟲劑精準(zhǔn)點(diǎn)噴作業(yè)。[6]無(wú)人機(jī)能夠?qū)ΨN植地塊進(jìn)行航測(cè)，生成地塊的數(shù)字高程模型，測(cè)量地塊內(nèi)高差、發(fā)現(xiàn)局部高地、洼地等，助力及時(shí)整改。在病蟲害防護(hù)上，無(wú)人機(jī)可以設(shè)置自動(dòng)飛行和拍攝航線，對(duì)田間進(jìn)行高密度采樣拍照，并把拍攝到的照片輸入病蟲害識(shí)別AI模型，從而自動(dòng)監(jiān)測(cè)病蟲害，同步把病蟲害位置和等級(jí)通過(guò)軟件呈現(xiàn)給管理人員。無(wú)人機(jī)將識(shí)別到的病蟲害發(fā)生熱點(diǎn)生成點(diǎn)噴處方圖，下發(fā)給農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)進(jìn)行點(diǎn)噴作業(yè)，相較于傳統(tǒng)的全田噴施做法，其在達(dá)到有效防治的情況下，可以大量減少蟲害。除了病蟲害精準(zhǔn)點(diǎn)噴，無(wú)人機(jī)也可對(duì)作物整體長(zhǎng)勢(shì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)液的變量噴施。
未來(lái)，發(fā)展AI賦能的農(nóng)機(jī)大數(shù)據(jù)和智慧農(nóng)機(jī)裝備是我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化和農(nóng)機(jī)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要方向。例如，新疆棉花產(chǎn)業(yè)機(jī)械化、數(shù)字化、智能化應(yīng)用愈發(fā)廣泛，從自動(dòng)駕駛播種、無(wú)人機(jī)巡田，到智能灌溉與病蟲害預(yù)警系統(tǒng)，一系列新技術(shù)賦能棉花生產(chǎn)，催生了高效、綠色、可持續(xù)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，以農(nóng)業(yè)領(lǐng)域新質(zhì)生產(chǎn)力助力新疆棉花量穩(wěn)質(zhì)升。無(wú)人機(jī)有望與智能技術(shù)、農(nóng)藝制度、農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)、農(nóng)田建設(shè)等進(jìn)一步融合，更深入地介入農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，影響農(nóng)業(yè)全行業(yè)鏈條，支撐智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展。如“無(wú)人機(jī)＋感應(yīng)器＋大數(shù)據(jù)”在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域融合應(yīng)用，可形成多層次、全方位的“農(nóng)業(yè)地圖”，將土壤信息、作物信息、氣候信息和農(nóng)戶信息匯總和分析，進(jìn)一步深度參與農(nóng)業(yè)全流程作業(yè)，形成農(nóng)業(yè)領(lǐng)域智慧化系統(tǒng)解決方案。
未來(lái)發(fā)展方向
低空經(jīng)濟(jì)的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，涵蓋了農(nóng)林作業(yè)（如噴灑和播種）、森林防護(hù)（如防火安全監(jiān)測(cè)）、航空攝影與遙感測(cè)繪（如地理信息采集）、礦產(chǎn)資源勘查、緊急救援與醫(yī)療救護(hù)、高層建筑結(jié)構(gòu)和道路橋梁健康監(jiān)測(cè)、低空鳥瞰的民間旅游業(yè)務(wù)、海上石油生產(chǎn)保障與海洋監(jiān)測(cè)、海事巡航執(zhí)法與海上救助勤務(wù)，以及海洋資源監(jiān)測(cè)等關(guān)鍵服務(wù)。
低空經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)業(yè)鏈豐富，包括從飛機(jī)的設(shè)計(jì)和制造到運(yùn)營(yíng)服務(wù)的整個(gè)流程，主要環(huán)節(jié)包括整機(jī)制造、基礎(chǔ)配套（航空電子設(shè)備和發(fā)動(dòng)機(jī)）、運(yùn)營(yíng)服務(wù)（客運(yùn)、貨運(yùn)和飛行培訓(xùn)）、機(jī)場(chǎng)建設(shè)與運(yùn)營(yíng)、空中交通管理以及政府和軍方的監(jiān)督保障與空域協(xié)調(diào)，等等。這是一個(gè)龐大復(fù)雜的巨系統(tǒng)工程，產(chǎn)業(yè)鏈呈現(xiàn)多元化、復(fù)雜化、網(wǎng)絡(luò)化的特點(diǎn)。
低空經(jīng)濟(jì)是資金密集型、技術(shù)密集型和高端人才密集型產(chǎn)業(yè)，投資大、周期長(zhǎng)、回報(bào)慢。地方政府應(yīng)理性發(fā)展具有地方特色的低空經(jīng)濟(jì)，不可一蹴而就。應(yīng)結(jié)合本地實(shí)際情況，明確產(chǎn)業(yè)定位，找到自身優(yōu)勢(shì)，制定差異化的發(fā)展模式，確保經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的最大化。例如，根據(jù)地理?xiàng)l件，平原比山區(qū)容易形成交通網(wǎng)絡(luò)；人口密集的地區(qū)對(duì)交通、物流、旅游等服務(wù)的需求量大；以及綜合考慮經(jīng)濟(jì)狀況、基礎(chǔ)設(shè)施、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)（如電動(dòng)垂直起降技術(shù)）、市場(chǎng)需求、人才儲(chǔ)備、環(huán)境保護(hù)、安全保障等。
2023年以來(lái)，全國(guó)多個(gè)省市公布了低空經(jīng)濟(jì)行動(dòng)方案，在產(chǎn)業(yè)相關(guān)的促進(jìn)政策方面，主要集中在低空基建、制造、飛行保障和運(yùn)行管理四大板塊，核心是打造低空飛行場(chǎng)景，帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。主要應(yīng)用場(chǎng)景包括：快遞物流（外賣配送、物流配送）；測(cè)繪與地理信息（國(guó)土和城市規(guī)劃、建筑規(guī)模、土地測(cè)量）；城市管理（重大活動(dòng)和賽事安保、重點(diǎn)區(qū)域巡邏、施工現(xiàn)場(chǎng)巡查、刑事偵查）；能源巡檢（輸配電設(shè)備線路過(guò)熱／凍融、變電設(shè)施安全、清潔能源設(shè)施管理）；應(yīng)急救援（災(zāi)情勘察、緊急救援、應(yīng)急通信）；交通巡檢（交通疏導(dǎo)與指揮、道路設(shè)施異常巡檢）；農(nóng)林植保（農(nóng)田灌溉、監(jiān)測(cè)、巡護(hù)、搬運(yùn)）；載人電動(dòng)垂直起降技術(shù)（空中旅游和觀光），等等。
在以上應(yīng)用場(chǎng)景，聚類的大數(shù)據(jù)、跨時(shí)空尺度的模型、合理的運(yùn)行邏輯、可預(yù)測(cè)的輸出結(jié)果，為AI賦能提供了巨大的算力空間。從橋梁劣化檢測(cè)、空中交通和智慧城市建設(shè)到智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展，AI技術(shù)在賦能低空經(jīng)濟(jì)中展現(xiàn)了巨大潛力。無(wú)人機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)景日益拓展，AI賦能的無(wú)人機(jī)不僅在橋梁檢測(cè)中實(shí)現(xiàn)了高效、精準(zhǔn)的監(jiān)測(cè)，為基礎(chǔ)設(shè)施的維護(hù)和管理提供了可靠的數(shù)據(jù)支持，還在空中交通和通勤領(lǐng)域展現(xiàn)出較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，極大地提升了城市交通的效率和安全性。在這些應(yīng)用中，AI技術(shù)通過(guò)智能算法和大數(shù)據(jù)分析，使無(wú)人機(jī)能夠自主完成復(fù)雜的任務(wù)，為智慧城市的建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
結(jié)語(yǔ)
低空經(jīng)濟(jì)的發(fā)展離不開政策的支持和技術(shù)的創(chuàng)新。廣東深圳等城市通過(guò)出臺(tái)《深圳市支持低空經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的若干措施》等一系列政策措施，鼓勵(lì)和推動(dòng)低空經(jīng)濟(jì)的發(fā)展；云南彌勒利用地理環(huán)境資源優(yōu)勢(shì)，建成省內(nèi)首家高空跳傘基地、云南低空經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園，帶動(dòng)旅游和研學(xué)等產(chǎn)業(yè)。上述實(shí)踐展示了地方政府搶抓發(fā)展先機(jī)的主動(dòng)性和創(chuàng)造性。
城鄉(xiāng)融合發(fā)展是中國(guó)式現(xiàn)代化的必然要求。低空經(jīng)濟(jì)將進(jìn)一步促進(jìn)城鄉(xiāng)共同繁榮發(fā)展。智慧城鄉(xiāng)建設(shè)需要依托先進(jìn)的技術(shù)手段和科學(xué)的管理模式，AI技術(shù)在這一過(guò)程中扮演了不可或缺的角色。AI賦能低空經(jīng)濟(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)資源的優(yōu)化配置和高效利用，提升城市的整體運(yùn)行效率和居民的生活質(zhì)量。隨著AI技術(shù)的深度應(yīng)用，無(wú)人機(jī)將不局限于當(dāng)前的應(yīng)用場(chǎng)景，還將探索更多可能。
未來(lái)，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新和政策支持，低空經(jīng)濟(jì)將為智慧城鄉(xiāng)建設(shè)注入新的活力，實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)融合發(fā)展的美好愿景。AI技術(shù)在無(wú)人機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用，將不斷延展低空經(jīng)濟(jì)的地平線，為智慧城鄉(xiāng)建設(shè)提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)保障和廣闊的發(fā)展空間。AI賦能低空經(jīng)濟(jì)，應(yīng)用于智慧城市、智慧交通、智慧農(nóng)業(yè)，必將產(chǎn)生新質(zhì)生產(chǎn)力。發(fā)展低空經(jīng)濟(jì)，不能循規(guī)蹈矩、亦步亦趨，善出奇者，無(wú)窮如天地，不竭如江河。
（清華大學(xué)建筑學(xué)院副教授張燁對(duì)本文亦有貢獻(xiàn)）
注釋
[1]《政府工作報(bào)告——2024年3月5日在第十四屆全國(guó)人民代表大會(huì)第二次會(huì)議上》，2024年3月12日，https://www.gov.cn/yaowen/liebiao/202403/content_6939153.htm。
[2]《深圳低空航線崛起 “空中的士”版圖擴(kuò)張》，2024年1月12日，https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_25990737。
[3]《2023年交通運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》，2024年6月18日，https://www.gov.cn/lianbo/bumen/202406/content_6957901.htm。
[4]《揭秘未來(lái)：無(wú)人機(jī)＋AI，重塑橋梁智能檢測(cè)新篇章》，2024年3月1日，http://www.whjzyxh.org/index.php/View/7476.html。
[5]劉春、艾克然木·艾克拜爾、蔡天池：《面向建筑健康監(jiān)測(cè)的無(wú)人機(jī)自主巡檢與裂縫識(shí)別》，《同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）》，2022年第7期。
[6]《農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)行業(yè)白皮書》，2022年7月5日，https://ag.dji.com/cn/newsroom/ag-news-cn-ag2022。
AI Empowers Low-Altitude Economy: Application Scenarios and Future Directions
Zhuang Zhuo
Abstract: Low-altitude economy refers to the emerging economic forms and benefits brought about by various types of flight activities of manned and unmanned aircraft below the altitude of 3,000 meters through driving the integration and development of related fields. During the National Two Sessions in 2024, "low-altitude economy" was written into the government work report. The report proposes to "actively cultivate emerging industries and future industries" and "actively build new growth engines such as bio-manufacturing, commercial aerospace, and low-altitude economy." We can understand the new quality productive forces created by low-altitude economy by analyzing some application scenarios (smart city construction, intelligent transportation, intelligent road and bridge monitoring, and intelligent agriculture and rural areas) empowered by artificial intelligence and driven by big data, and then explore the logic and path of low-altitude economy to promote intelligent urban-rural construction and national economic development.
Keywords: low-altitude economy, smart city, intelligent transportation, intelligent road and bridge monitoring, intelligent agriculture and rural areas
責(zé) 編∕李思琪 美 編∕周群英
