从新型交通方式到新型基础设施：城市空中交通在智慧城市中的系统角色推演（下）

为更好的理解城市空中交通未来是否有可能以及将会如何演化为新型城市基础设施，岭海咨询的研究团队及合著的作者在《低空经济》一书中提出：我们需要回到现代城市地面交通系统的形成过程，从历史中发现规律。以汽车与城市地面交通的发展历史为核心主线，可以看出现代城市交通体系并非自发形成，而是在机动化出行需求持续扩张的过程中，通过一系列技术、制度与空间结构的互相影响及共同发展，逐步转变为今天“高度组织化的基础设施系统”。

从历史的发展过程来看，汽车交通大体经历了由“少数人的交通载具”向“大多数人的出行工具”，到“道路交通系统网络”再到“智能城市基础设施”几个发展阶段。

首先，在汽车发明出来以后，其作为一种新兴交通工具，还是少数高收入人群的专属交通工具，那时候的城市还是马车为主要载具的时代，因此那时候的城市还是属于马车时代的城市。在这一阶段，以小汽车为代表的机动车交通的出行主要依赖个体驾驶者的自主判断，那时候还没有建立统一的交通规则与管理机制。因此，在汽车发展的初期阶段，只是属于一种“新潮的技术产品”，还没有成为“大众化的消费品”。

随着福特T型车的出现以及福特流水线的大发展，小汽车逐渐成为大部分人都买得起的生活用品，因此汽车的保有量得到快速增长。城市交通系统也随之进入了新阶段，即“城市交通系统形成阶段”。当交通参与者数量达到一定规模后，个体驾驶员的决策可能会引发交通事故，以及局部的交通拥堵，因此交通冲突与安全风险显著上升，自此，开始倒逼城市开始大规模建设分级分类的道路交系统，也开始构建制度化与标准化的城市交通管理体系。

在这一构建过程中，交通红绿灯系统、交通标志标线、道路分级（如主干道、次干道、支路、快高速公路）等基础设施与规则体系也相继出现，其关键的逻辑在于将原本分散的个体驾驶行为纳入统一的调度与约束框架之中。城市交通系统由此从“个体行为的叠加”转变为“系统行为的组织”，城市的道路网络也逐步具备了基础设施的公共属性与网络属性。

随着信息技术的发展与交通系统复杂性的进一步提升，城市交通演化进入第三阶段，即“智能化阶段”。在这一阶段，交通管理不再仅依赖静态规则，而是逐步转向基于实时数据的动态监控、调度与优化，以Intelligent Transportation Systems为代表的智能交通系统开始在全球大城市中广泛应用。通过传感器、通信网络与计算系统的集成，城市交通实现了从“规则驱动”向“数据驱动”的转变，且交通系统的运行效率与安全性显著提升，同时也标志着城市交通基础设施从物理网络向“物理+数字融合系统”的升级。

汽车与地面城市交通的发展历史揭示出城市地面交通基础设施演化的重要规律。首先，人们的机动化交通出行需求规模的不断扩张是交通系统逐步基础设施化的前提条件，只有当出行需求达到一定规模，才会倒逼城市建立统一的交通规则与推动城市道路的网络结构的形成；其次，系统复杂性的提升倒逼交通管理的升级，当交通冲突与不确定性增加时，必须通过制度与技术手段实现协同与约束；第三，数据与信息技术的引入使交通系统由静态结构转变为动态系统，并进一步强化其作为城市基础设施核心子系统的地位。

上述这些历史发展规律表明，交通基础设施并非只是依赖内燃机以及小汽车的出现所决定，而是在“规模——复杂性——协同需求”共同作用下逐步形成的结果。由此，城市交通系统也可以被理解为一种在高密度需求条件下，为降低运行成本与不确定性而形成的高度组织化结构。这一观点也为后文分析城市空中交通的发展路径提供了重要的历史参照及理论基础：若城市空中交通在未来同样经历需求扩张与复杂性提升的过程，则其向基础设施形态的演化将城市历史的必然。

在前文对城市交通基础设施历史演化的分析基础上，可以进一步提炼其内在逻辑为：交通系统由分散走向基础设施化，并非偶然，而是由若干关键变量共同驱动的结果。为此，本文提出一个用于解释交通基础设施形成过程的分析框架，即“规模——复杂性——协同”（Scale–Complexity–Coordination）模型，以揭示交通系统从个体行为向组织化基础设施转变的底层逻辑。

首先，规模（Scale）是构成交通系统演化的基础驱动力。规模主要体现为出行需求的总量及其增长速度，包括交通参与者数量、出行频率以及空间覆盖范围。当交通活动处于低规模状态时，个体之间的相互影响有限，系统可以依赖分散决策维持基本运行；然而，随着规模的持续扩大，交通参与者之间的交互频率显著提升，系统运行逐渐由“零散的决策”状态转向“高度组织化”状态，从而为规则体系与基础设施网络的形成创造条件。换言之，没有足够规模的需求支撑，交通系统就没有基础设施化的必要性。

其次，复杂性（Complexity）是推动城市交通系统结构升级的主要动力。复杂性主要来源于交通流密度、路径交叉口的密度以及不确定性因素的叠加。当交通密度上升时，个体之间的冲突概率呈非线性增长，传统依赖个体判断的运行方式将迅速失效，系统性拥堵与安全风险随之出现。在这一背景下，交通系统必须通过引入标准化规则，如优先权划分、信号控制，以及空间结构优化，如道路分级、专用通道等来降低冲突成本。因此，可以认为，复杂性的提升是交通系统由“无序状态”向“有序结构”转变的关键触发机制。

再次，协同（Coordination）是交通系统在高规模与高复杂性条件下对统一调度与实时管理的需求。当交通系统中存在大量相互依赖的行为主体时，局部最优决策往往难以实现整体最优结果，甚至可能导致系统性失效，如拥堵蔓延。因此，交通系统需要引入更高层级的协调机制，以实现多主体之间的动态平衡。这种协同可以表现为制度性安排（交通法规）、技术性手段（信号系统）以及数据驱动的实时调度机制。在现代城市中，以 Intelligent Transportation Systems 为代表的系统，正是通过信息采集、通信与算法优化，实现对复杂交通系统的高效协同。

基于上述三个维度，可以进一步总结出城市交通基础设施形成的关键条件：当交通系统中的规模、复杂性与协同需求同时达到一定阈值时，原有的运行模式将难以维持，系统将被迫向基础设施形态演化。这一过程本质上是一个“从自组织到他组织”的转变，即交通运行由个体自发协调，转向依赖外部规则、网络结构与调度系统的组织化运行。

这一模型还将揭示交通基础设施演化的一个重要特征：其发展路径具有明显的阶段跳跃性，而非线性渐进过程。在规模与复杂性尚未达到临界点之前，交通系统可能长期维持低水平运行状态；而一旦突破临界阈值，系统将迅速进入规则密集化与基础设施快速扩张阶段。这种“阈值效应”在汽车交通历史中已有充分体现，例如交通信号系统的大规模引入、城市道路交通的分级、机动车道与非机动车道的平面分离，以及快、高速公路网络的集中建设，均发生于交通需求与复杂性快速积累之后。

虽然当前城市空中交通仍处于早期发展阶段，其主要应用形式为“空中出租车”模式。相关产业分析指出，该模式在初期将主要服务于高价值出行需求，并逐步通过规模化降低成本（Morgan Stanley, 2020；McKinsey, 2023）。

与此同时，针对未来高密度空中交通运行，NASA 提出的UTM系统，被认为是实现空域高效管理的关键基础设施（NASA, 2020）。类似地，European Union Aviation Safety Agency 推出的U-space体系，也强调通过数字化手段实现空域的智慧化管理（EASA, 2021）。

这些研究表明，城市空中交通的发展必将走向系统化与基础设施化。

该模型的提出不仅有助于理解和解释传统地面交通系统的演化逻辑，也为分析未来的城市空中交通提供了可参照的历史。而且在城市空中交通领域，尽管其技术路径与运行空间与地面交通存在显著差异，但只要其发展同样受到规模扩张、复杂性提升与协同需求增强的共同驱动，则其向基础设施形态演化也将具有历史必然性。

因为城市空中交通不仅仅是一种新的交通出行方式，也是城市交通系统的一个子系统，更是城市基础设施一部分。

在上文对城市空中交通基础设施化发展前景的分析基础上，我们来进一步探讨其在智慧城市体系中的功能定位。

从智慧城市视角来看，城市交通系统不仅是物理空间形成的网络，更是数据驱动的复杂系统。已有研究指出，智慧城市的核心在于通过实时数据实现资源配置优化。

在这一背景下，城市空中交通由于其高度依赖实时调度与数据系统，将进一步强化交通系统的智慧化，并推动城市运行向“实时计算系统”演进。

在过去的地面交通发展过程中，地面的交通基础设施网络在城市空间结构中的作用已被广泛讨论了很多年，而且大家都认识到城市交通网络的变化会显著影响城市空间分布与城市经济活动发展。

因此，从城市基础设施子系统视角来看，城市空中交通的意义不仅在于提供一种新的出行方式，而在于其作为一种新型基础设施，将发挥其对城市交通结构、数据体系以及城市空间组织方式的重构作用。换言之，城市空中交通的引入，将推动智慧城市由不断的发展与升级。

1.交通系统重构：从平面网络到立体空间体系

传统城市交通体系主要建立在地面二维空间之上，无论是道路网络还是轨道交通，其优化路径均受限于有限的地面物理空间资源。在高密度城市环境中，这种以平面扩展为主的交通结构已接近效率边界，新增基础设施的边际效益不断下降。

城市空中交通的发展，将使人类首次具备大规模开发利用地上100米到1000米的低空空域的能力，从而真正实现由平面物理束缚向没有物理实体边界束缚的立体交通体系的结构性转变。而且在这一过程中，空中交通不会也不能替代地面交通，而是根据人们不同的出行需求，重新分配不同交通方式之间的功能分工，也因此将成为未来的立体综合交通系统中的一个子系统。例如，地面交通仍将承担大规模通勤与物流运输，而空中交通则更适用于避开城市拥堵路段的空中接驳、城市关键节点之间的高频往返、以及跨区域的快速空中交通连接。

因此，未来的立体城市交通系统将呈现出“空间分层运行”的特征：地面、地下与空中多层网络协同运行，形成具有更高冗余性与灵活性的立体交通体系。这一结构不仅有助于缓解地面拥堵，也为城市应对突发事件提供了更强的基础设施韧性。

2.数据基础设施升级：从辅助系统到核心系统

相较于地面交通，城市空中交通对数据系统的依赖程度更高。在高密度、三维动态环境中，数字空域的建设、飞行路径规划、冲突规避与运行调度均需要依赖实时数据与算法决策，这使得数据系统不再只是交通运行的“辅助工具”，而成为其“核心基础设施”。

具体而言，城市空中交通将推动以下几类数据能力的强化：

(1)实时感知能力——通过传感器与通信系统获取空域状态与飞行器位置 ；

(2)动态调度能力——基于算法对飞行路径进行实时优化；

(3)系统协同能力——实现不同交通方式之间的数据互通与协同运行。

上述这一转变意味着，未来智慧城市的交通系统将更加接近一个“实时运算系统”，其运行逻辑类似于分布式计算网络，而非传统意义上的静态基础设施。在这一背景下，以 Intelligent Transportation Systems 为代表的体系将进一步演化，向覆盖空地一体的综合交通操作系统升级。

3.公共服务能力拓展：从效率工具到城市安全网络

除了日常出行功能外，城市空中交通在公共服务领域同样具有重要潜力。在基础设施化阶段，其也将成为城市应急响应与公共安全体系的重要组成部分。

一方面，空中交通具备不受地面物理边界束缚，不受地面交通状况限制的优势，可在医疗急救、灾害救援等场景中实现快速响应。例如，在地震、洪水、严重交通事故等极端情况下，空中通道往往成为唯一可用的救援路径。

另一方面，通过与城市智慧管理系统的联动，空中交通还可承担城市政务的巡检、监测与警务支持等多种城市管理功能，从而提升城市治理的实时性、智慧化与覆盖范围。

因此，未来的城市空中交通不仅仅是效率提升工具，还将逐步转变为城市“安全基础设施”的一部分，增强城市整体运行的稳定性与可靠性。

4.城市空间结构重塑：时空距离的再定义

历史已经表明，交通方式的变革往往会深刻影响城市空间结构。历史上，汽车的普及推动了城市向郊区扩展，而轨道交通的发展则强化了城市中心以及TOD的集聚效应。类似地，城市空中交通的出现，也将通过显著压缩“时空距离”，从而推动现有城市空间格局的发展变化，并可能产生更加深远的影响。

首先，城市空中交通将强化城市内部关键节点之间的连接效率，可能使“多中心城市”的结构更加稳定。不同城市地区之间的联系不再完全依赖地面交通，从而降低城市功能的空间布局对地理距离的敏感性。其次，部分原本因地面交通不便而发展受限的区域，有可能因接入空中交通网络而获得新的发展机会，城市空间的价值分布也将因此发生重构。

在类似京津冀、长三角、粤港澳这类高密度城市群的发展中，区域空中交通网络的建立，也将会深刻影响城市群的发展，某些因地面交通而处于发展相对劣势的节点城市，在未来也很有可能依托区域空中交通，迎来新的发展机遇。

更为重要的是，城市空中交通可能推动“时间主导”的空间组织方式，即城市功能布局更多基于可达时间而非物理距离进行配置，从而形成以“时间网络”为核心的新型城市结构以及新的城市群结构。

5.从交通系统到城市操作系统：功能的升级

综合上述分析可以发现，城市空中交通对智慧城市的影响具有系统性与结构性。其作用机制可以概括为三个层面： 

(1)在物理空间层面，拓展城市交通的空间维度，构建真正的立体交通网络；

(2)在数字技术层面，进一步推动城市交通系统向实时数据驱动转型；

(3) 在治理层面，强化城市在复杂环境下的协同与应急能力。

由此，城市空中交通将逐步进入智慧城市的核心运行体系，成为连接物理空间与数字系统的重要桥梁。

从更大的视角来看，其角色可以被理解为智慧城市“操作系统”的重要组成部分，即通过对交通流、信息流与资源流的实时调度，实现城市运行效率与韧性的整体提升。

综上，岭海咨询的研究团队认为理解城市空中交通的意义，必须超越“交通工具”的视角，将其置于城市本身，从城市基础设施与系统运行的整体框架中进行认识和分析。城市空中交通的发展，不仅意味着交通方式的增加，更代表着城市运行逻辑的重构。其最关键的价值在于通过对城市交通系统、数字系统与空间结构的重塑，推动智慧城市向更高维度演化。

“岭海低空   洞见未来”

本文为岭海咨询原创发布

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