丘陵城市低空空域垂直分层与航路协同优化研究

在新一轮科技革命背景下，低空经济成为培育新质生产力和推动空间结构重塑的重要方向，但丘陵地带典型城市受制于复杂地形与不利的气象条件，其低空空域资源开发面临突出的安全约束与效率瓶颈。论文以丘陵沿海典型城市大连市为研究对象，选定0~1000 m为运营空域，综合空域管理与禁飞区、地形建筑与ERA5气象数据，采用净空与气象约束的垂直分层评价方法开展空域分层，构建基于位置集合覆盖问题(location set covering problem，LSCP)的多阶段负载均衡选址模型优化起降设施布局，结合改进人工势场法与2-opt进行航迹生成与路径优化，并通过片区聚类与最小生成树等方式构建多功能航线网络，最终形成空域垂直分层、起降设施选址以及路径规划与航线网络构建三个层面一体化规划框架。研究表明：① 将大连市垂直空域划分为可飞区、强管制区以及禁飞区，并将低空细分为[0, 120)、[120, 300)、[300, 600)和[600, 1000] m四个高度带，其中[0, 120) m进一步划分为近地干扰层[0, 50) m和常规作业层[50, 120) m，结合气象风险对各层按应用场景划分；② 起降点设施布局遵循“低密度、大半径”骨干网络向“高密度、小半径”末端网络的渐进扩展，实现覆盖效率与服务负载的协同；③ 面向社区物流、干线物流、空中文旅与空中载客等需求，分别形成安全配送航迹、片区化干线航路、观光航线与通勤网络。研究可为同类丘陵城市低空经济落地提供参考。