低空空域数字孪生构建 应用新契机 GISTC 对低空空域的理解 空间智能赋能低空建设 低空空域数字孪生平台 低空空域应用产品 目录 对低空经济的理解 GISTC P3 01 02 03 载人 载物 特种作业 载人， 一般可以旅游观光、商 载 物 ，物流运输、快递配送。 特种作业：例如农林植保、高 务飞行、医疗急救。替代直升 定位 30 公里 -150 公里短途快 楼灭火、地理测绘、治安巡逻、 高度 低空经济：“天空更加繁忙的一天，不可避免地将要来临 GISTC P4 城市全空域、地域管理与运营 个 个 低空空域数字孪生 可视化呈现 GISTC 基站定位 卫星导航 雷达导航 视觉导航 惯导 . 低空空域数字孪生的概念 P5 初级阶段 光环曲线之：萌芽 - 过热 - 低谷期 SuperMap GIS 自主技术图 谱 成熟阶段 光环曲线之：成熟期 成长阶段 光环曲线之：复苏期 GISTC 图例 P15 低空空域数字孪生平台 GISTC P16 智能服务共享引擎 配套运行设备 信息基础模型 气象网 停机坪 数据存储系统 拓展应用 低空检测平台 通航飞行计划 低空情报服务 现代空管系统 区域信息管理

期: 2449–2470 c ⃝ 2025 《中国科学》杂志社 www.scichina.com infocn.scichina.com 面向低空经济的低空网络技术创新与应用专题 . 论文 数字孪生驱动的低空智联网自智管控架构及 关键技术 喻鹏1, 谭灿1, 李文璟1*, 张俪馨1, 郭少勇1, 邱雪松1, 洪韬2, 付澍3, 王尚广1, 孟洛明1 1. 北京邮电大学网络与交换技术全国重点实验室 网络管控技术难以满足业务随需服务要求, 亟须融合数字孪生、自智网络、分布式人工智能等新型技 术突破管控瓶颈. 为应对以上挑战, 本文分析了低空智联网的特征和需求, 提出了数字孪生驱动的低 空智联网自智管控架构. 依托自智管控闭环, 分别分析了低空网络层、数字孪生层、自智管控层的功 能, 并针对各个层次的关键技术, 包括低空组网覆盖和资源分配技术、网络资源孪生建模与状态同步 技术、动态网络性能状态的小尺度 案 等, 进行了介绍. 结合关键技术, 本文进行了低空智联网自智管控实例设计, 验证了网络性能预测机 制、资源状态孪生同步机制以及低空网络自主部署机制的有效性. 最后总结低空智联网的未来技术挑 战, 为未来低空智联网的智能化、自主化运维提供了技术参考. 关键词 低空智联网, 数字孪生, 自智网络, 网络管控 1 引言 近年来, 随着低空飞行相关技术装备的迭代升级与系统化突破, 产业链与供应链体系的协同构建

消防火点 无人航空数字运营一体化体系 飞行资源管理 前端感知能力 AI 融合识别 智能应用场景 图层管理 路线规划 操作台 静态标注 画布管理 动态标注 模型加载 三维数字孪生应用 地图查询 模型切换 驾驶舱 标注交互 多期对比 测量工具 图层切换 Al 能力中台 项目管理 数字化 项目管理 飞手管理 边缘工作站 超算中心 空域管理 自有空域 禁限飞空域

低空园区员工需求 • 信息需求 ：各种信息发布通知 • 接收紧急安全通知 低空经济产业 园的需求分析 PART 02 解决方案 低空园区数字孪生 综合运维 三维可视化大屏 态势感知 物联管控 设备运维管理 会议录播 数字孪生平台 大数据可视化平台 物联网平台 云会务平台 公共广播平台 信息发布平台 打造智慧低空园区标杆 以数字孪生平台为核心 ，整合各类智能 技术和系统 ，打造国内领先的智慧低空 经济产业园 ，树立行业标杆。 互联 Interconnection 低碳 Low-carbon 科技 Technology 高效 Efficiency 安全 Security 贴心 Caring PART 03 场景应用 PART 3-1 低空园区数字孪生平台 通行态势 能耗态势 环境态势 事件态势 低空园区数字孪生平台 • 园区数据分析与决策支持 • 数字孪生平台可实现对低空园区人、车、物、事件、环境、安全等重要指标日常运行的监测 ，以及对园区全局的把握和资源的综合调度 ，实时、可视化掌握园区 各系统运行状态 ，结合大数据与

5G-A 通感一体化技术和北斗 导航系统应用，通信能力、导航精度和监视范围不断提升。 航路网（规划》》形成惯例业态）航线划设 低空四张网 航行保障基础设施，包含低空数字空域图、空域表示、数字孪生、 3D 地图、知识库和 规则库等。为低空飞行提供精确导航和规划服务，确保飞行准确、高效，能简化飞行审 批流程，提高空域资源利用效率。未来空中交通管理系统不断完善，航路网作用将更重 要。 服务网（运营） 低空经济的产业发展与市场拓展 06 业务关联的初步设想与实施策略 数字孪生技术，即数字镜像技术，是 一种通过创建物理实体的虚拟副本， 来实现对实体状态、性能和行为的模 拟、分析和预测的技术。在低空经济 领域，数字孪生技术通过将低空活动 镜像化到虚拟世界，为低空活动的管 理和优化提供了全新的视角和手段。 数字孪生技术的概述 01 在低空经济中，数字孪生技术可以实 现对低空活动的实时监控和分析，为 低空交通管理、空中救援、环境监测 低空交通管理、空中救援、环境监测 等领域提供决策支持。通过云计算、 大数据、区块链等技术的支撑，数字 孪生技术能够智慧地保存过程数据和 结果数据，为低空经济的发展提供数 据基础。 数字孪生技术的实践 02 数字孪生技术的应用 安全是低空经济发展的前提和基础。在低空 运营服务中，安全性不仅关系到人身安全， 还关系到低空经济的可持续发展。因此，安 全技术的研发和应用对于低空经济的健康发

通感一体化基站，构建覆盖全国的低空感知"天网"。通过卫 星雷达、气象监测卫星实时采集气象数据、地形地貌信息，结合 AI 算法 动态生成精细化空域使用方案，实现灾害区域禁飞区、救援通道的智能划 设与动态调整。 数字孪生与灾情推演部署低空数字孪生系统，基于历史灾害数据与实 时监测信息，对地震、洪涝等灾害场景进行三维动态模拟。通过机器学习 训练，系统可提前 72 小时预测灾害发展趋势，灾情推演准确率达 85%以 上，为应急响应方案制定提供科学依据。 制，通过统一的指挥平台实现资源清单共享、预案动态衔接、力量跨区调 度。在 2024 年某次洪涝灾害模拟演练中，跨区域无人机救援力量集结时 间从 4 小时压缩至 1.5 小时。 再生层：数字化灾后恢复体系 数字孪生辅助重建规划利用灾害现场数字孪生模型，结合人口分布、 基础设施损毁数据，自动生成灾后重建优先级图谱。例如，通过分析居民 区损毁程度与周边交通网络情况，智能规划临时安置点与重建时序，预计 可使恢复周期缩短 30%。 5G-A 基站内置边缘计算节点，实现"感知数据采 集—AI 算法分析—指令实时下发"闭环，时延从传统方案的 500ms 压缩至 80ms，支撑无人机群实时规避空中障碍物（如飞鸟）。 数字孪生决策重构：将灾害现场数字孪生模型与指挥系统深度融合， 13 指挥中心可通过 VR 设备"沉浸式"推演救援方案，某地震模拟中，指挥员 决策效率提升 60%，路径规划合理性优化 35%。 北京力通通信有限公司

60%。应用场景向多领域纵深拓展，物流领域形成无人机航线动态 定价模型，农业领域建立病虫害识别数据集交易平台，城市治理领域开发低空安防数 据包产品。2025 年市场规模预计突破 800 亿元，催生空域风险评估、航路数字孪生等 新兴服务，但数据隐私保护和跨境流通规则仍是关键突破点。 一、引言：低空数据交易发展趋势概况 1.1 政策驱动标准化进程 国家部委加速推进低空数据确权与交易机制建设，工信部牵头制定飞行轨迹、气 7. 价值释放开发行业指数等数据产品，将数据转化为有价值的信息和产品，实 现数据资产的价值变现。 4.2 典型场景实践 在物流配送场景中，通过构建路径优化数字孪生体，对物流配送过程进行模拟和 优化，降低了 30%的配送成本。数字孪生体能够实时反映物流配送的实际情况，通过 对各种因素的分析和模拟，找到最优的配送路径和方案。 在电力巡检场景中，利用大数据湖一体化平台实现了缺陷识别准确率提升至 75%，大大减轻了业务人员的工作负 担；异常事件预警准确率达 92.3%，能够及时发现和处理潜在风险。 5.2 演进方向 未来，大数据湖一体化平台将朝着多个方向不断演进。在技术融合方面，探索数 字孪生与元宇宙技术集成，为低空产业带来全新的应用体验和发展机遇。通过数字孪 9 生技术实现对低空场景的精准模拟和仿真，结合元宇宙技术打造沉浸式的交互环境， 提升业务的智能化和可视化水平。 在生态扩

的 理设施 和 时空资源 ，支撑、管理、服务各类有人和无人低空飞行活动。 深圳市低空智能融合系统平台 ，已初步构建深圳市低空要素与卫星 图 、 形 、建筑、道路等 面 要素融合的低空数字 孪生底座 ，接入全市超 6 万架无人机实时飞行动态数据及相关起降点、航线数据 ，提供全域的低空态势情况、展示低空航 线和 轨迹动态、显示飞行器或者空域异常时间并告警 ，实现低空空域使用率、航路占用率、航线热度等分析功能。 围绕低空经济从试验探索向规模化发展的核心问题 ，深城交提出了“全流程数字化平台、全产品一体化交付、全周 期投建营服务”的综合性、交钥匙解决方案 ，推动产业落地和模式创新。 1.1 低空管服平 台 1.2 基于数字孪生的低空 平台 1.3 低空智能融合平 台 3.1 基础设施投建营 模式 3.2 系统平台投建营 模式 3.3 产业生态发展模 式 2.1 设施方案 设计 2.2 专业工程 设计 2 应用商业及规模发展期，融合数字孪生、时空引擎等技术支撑融合飞 行 当低空经济发展成熟，基于数字孪生 + 多模态 AI+ 时空引擎技术

重塑安全范式：迈向“主动、智能、可信” .............................................................. 30 6.1 主动安全：基于数字孪生的风险预警与应急预案仿真推演 .............................................. 30 6.2 智能安全：飞行器自主感知、决策与避障技术的发展路径 .. 空联网、航路网、服务网。十五五期间，其建设核心不仅是技术层面的“治 理达标”，更需在商业层面探索并建立四网之间的“价值结算模型”，这是 确保产业生态能够健康、可持续运转的商业核心议题。 ⚫ 关键技术与产业格局：数字孪生、5G-A/6G、人工智能是构建未来空管体 系的关键使能技术。国内在该领域的产业格局已初步形成，主要包括以莱 斯信息为代表的“国家队”、以中科星图为代表的“跨界者”、以及以三大 运营商和深城交 产业走向成熟必须攻克的关键课题。 图 5-1：四张网融合的数字底座 5.3 关键使能技术与产业格局 “四张网”的实现，依赖于一系列前沿技术的突破与融合。 ⚫ 数字孪生：从空域可视化到全流程仿真推演 数字孪生技术通过对物理世界（包括城市建筑、地形、气象、电磁环境、飞行器等）进 行高精度、全要素的三维数字化建模，在虚拟空间中构建一个与现实世界实时同步的“镜像”。 其价值体现在：规

通过安全网络传输至云端进行处理，为不同客户场景提 供 SaaS 服务，以无人机为载体构建“空天地一体化”立体 场景解决方案，满足行业客户的多样化应用需求。 场景 + 技术确立核心能力 支撑数字孪生治理体系 城市全息物联感知 体系重要组成 城市空中物联感知抓手，形成全 要素城市数据底板，实现数字孪 生城市与物理城市之间精准映射， 实现智能干预，支撑城市智慧应 用 01 虚实融合互动： Saas 实现对城市数据的深度学习， 推 动 智 慧城 市自我 优化运 行，满 足 政 、 企 、民 的按需 、即时 和精准 决 策需求 03 构建全局视野、精准映射、虚实交互、模拟仿真、智能干预的数字孪生治理体系，覆盖陆地和海域 无人机大气智能监测系统：完整技术架构 + 全方位功能部署 PaaS 能力 自然语言 人脸识别 智能安全管理 Storm 图像识别 Hadoop 自主导航 场地学习 人工智能分析 · 电子沙盘污染情况实时映射 · 重大、重点污染提前预警 可为相关部门提前进行干预，从 而实现区域环境的实时性监控巡 逻提供有效依据，强有力地保护 和改善大气环境 基于数字孪生，融合大数据、人工智能、 5G 通信和三维建模技术 致力于打造“盆地大气环境监测最强大脑”  PGIS 图像数据采集  重点区域三维建模 大气智能监测中心 地理三维模型 实时数据回传