一种新型交通方式的出现需要企业和研究机构多年的研究投入，但其产业化应用更需要政府有关部门进行相应的建设、管理、监管、运营，UAM也不例外。提供给大众用户使用的城市物流、空中交通运输低空公共航路，需经过有关管理部门的认可才具有权威性与合法性。目前国家没有低空公共航路规划和运行主管部门，最有可能的就是市政交通部门开展规划与建设，民航部门对准入eVTOL航空器进行适航审定和空域使用政策的制定，有资质的服务商提供航路地图在线商业化服务。借鉴现有的城市交通管理体系，本文提出一种面向未来的UAM的行政管理机构建设及运营模式框架，如图2所示。
图2UAM运营管理框架
一、UAM的行政管理
图3UAM的行政管理模式
现有的行政管理部门能从顶层设计上对UAM的发展进行掌控，但还需要专门的执行部门根据UAM的运输特性综合地面交通和空中交通的技术手段对空中交通流进行管控，以应对UAM非正常运行情况和违法违规情况的发生。其职能主要包括监管、沟通、审查和处罚。监管是指对载运工具禁止进入的空域和规划好的航路进行监管，若发现禁区内或者航线上出现“黑飞”航空器入侵，则可采取相应的措施进行阻止，警告或强迫备降等。沟通是指UAM与民航运输、通航飞行共用同一空域时，管控部门需与民航、通航管制员进行沟通，以分离UAM载运工具和民航运输航班、通航飞机。审定是指一旦UAM载运工具之间发生意外事故，监管部门需要根据每起不同的事故起因进行责任认定。此外，监管部门有权利在UAM载运工具运营前审定eVTOL航空器的适航资质，并在起飞前后随机抽查UAM载运工具的资质。处罚是指监管部门有权对运行过程中发生的违法违规行为的UAM载运工具的责任主体进行处罚，处罚的形式可仿照现有道路交通对载运工具和运营人的处罚形式，主要表现为罚款和飞行允许资格。
二、UAM的运营
图4eVTOL航空器登机站示意图
对于UAM如何进行共享运营（图5），本文根据实时出租、网络约机、P2P租赁、定制公交这4种城市交通现有共享出行模式，提出高端定制飞行服务、起降点拼机、网络约机、P2P租用以及定制空中巴士这5种UAM的共享模式。
图5UAM的运营框架
三、UAM管理与运营的关键技术
UAM安全、高效的管理与运营离不开技术的支持，其中包括但不限于基于低空公共航路的运行规则进行流量控制，对低空公共航路的运行风险进行评估，本小节将这2个问题进行综述性研究。
1、低空公共航路运行规则设计与流量控制
图6MVS-TA模型的三维运行示意图
图73种vertiport的进近控制方法
2、低空公共航路风险评估
eVTOL航空器在公共航路内的适航安全性被定义为：①在特定航路内运行时，不会对地面财产和人员造成损失或构成危害；②eVTOL航空器运行过程不能对其他正在进行航空活动的其他eVTOL航空器或航空器的飞行安全造成影响。低空公共航路的安全运行需要加入风险管理体系，经过系统性风险识别与评估后，针对特定场景开展风险缓控措施，可把残留风险降低到可接受水平。
低空公共航路网的构建
以低空公共航路为核心，在当前基础设施水平和高新技术发展基础上，融合高精度多组合导航定位、5G联网通信、精细气象预报等新一代技术，构建以航路为载体的低空无人机应用服务系统，升级完善固有基础设施或者新建基础设施形成新型基础设施体系，对于应对UAM低空规模化运行十分重要。低空公共航路网建设关键主要包括：
一、低空空域网格化和数字化
为应对复杂的城市障碍物环境和低空空域管控限制问题，需要对低空空域资源进行精细划分和管理，即低空空域的网格化和数字化研究。采用基于统一网格剖分系统对格式和类型多样的约束要素进行多级网格剖分，剖分单元大小适应航路宽度要求。此外，为了对空间数据进行高效组织和管理，为每一层级的任一体块的空间位置赋予唯一编码构建数字化低空，每个体块除了空间位置信息，还包括空域性质、风险评级等属性。
二、基于低空地理信息的航路网规划系统
基于遥感、时空地理大数据、人工智能等技术开发三维地理信息系统，通过遥感智能解译技术精准甄别建筑物、道路等低空复杂环境飞行地理约束要素，形成构建地理约束要素特征库、影像识别与快速提取算法库。突破基于体元栅格的三维航路及环境高效表达技术，构建净空边界低空地理网格数据库，研发多级航路网迭代优化与快速构建技术，实现无人机低空公共航路网规划功能。研究复杂飞行环境下的动态仿真、真实场景下航路验证和虚拟现实等技术，进行多机型无人机航路三维仿真飞行验证与实际飞行风险评估，研发无人机低空公共航路规划与仿真验证系统，为国家、行业和区各级航路网规划提供技术支撑与验证评估。积极耦合支撑民用无人驾驶航空器综合管理平台的关键模块—飞行计划管理，以提升飞行计划审批效率、无人机运行效率与安全效益，为国家、行业和地区各级航路网规划提供不可或缺的技术支撑与验证评估。
三、城市低空数字化公共航路网（天路图）
针对国内外无人机运行共同缺失低空公共航路网的严峻现状和行业发展迫切需求，面向典型应用场景和特定机型，研究低空复杂环境下飞行地理约束要素（包括地形地貌、建筑物、禁飞区等）甄别、遥感提取和障碍区净空边界评价方法，形成无人机低空复杂飞行环境地理约束要素净空边界标准。突破复杂环境三维航路高效计算、地理约束要素迭代优化的高精度多级航路网构建、同一区域同一时段下多机多用户运行多航道时空资源配置、多机型多行业共享宽兼容公共航路设计等关键技术，形成无人机低空公共航路规划的技术体系，产出典型示范区航路网（天路图）。
四、基于高精度、高动态地理信息城市低空航路网运行监管系统
针对当前无人机监管无序、无有效监管手段等问题，可依托已获得中国民用航空局唯一公有云运行许可的中国科学院中科天网云系统和全国无人机遥感数据目录信息服务平台，围绕无人机的综合管理，基于三维地理信息、无人机遥感、海量动态时空对象高效自适应的实时三维可视化等前沿技术，结合云边端一体化的网络体系，在统一的时空基准下高度融合空天地一体化的数据，设计与构建云计算框架下的统一监管平台，实时获取接入云系统企业的无人机运行动态，助力无人机监管部门实现有效、高效和安全监管。该系统基于高精度、高动态的地理信息和空域信息基础研发，除了实时监管功能，还包括空地协同起降点网建设与布局、高精度气象快速预报等功能。
UAM落实建议
对UAM如何落实还需诸多实践。一方面，明确UAM的定位很重要。什么样的场景适用于UAM，什么场景使用UAM能弥补现有交通方式的缺点，达到更好的交通效益是需要考虑的问题之一。另一方面，不同的使用场景，其受众群体、运行范围、合作伙伴、运营规则以及风险因素等也大不相同，在不同的场景如何开展试点工作也需进一步考虑。
一、UAM应用场景需求分析
为保障UAM试点工作的顺利开展，分析UAM潜在市场以及应用潜在障碍应该从应用场景的分析开始。UAM应用场景可能以下几类：已有公共交通不可用或交通不便场景，时效性要求高场景，以及短途公务出行和观光旅行等。已有公共交通不可用或交通不便场景包括郊区与市中心间的往返等；时效性要求高场景包括急救药品和亟需救援病人的运输、应急救援等。UAM需求包括通用场景要求和特殊场景要求。特殊场景需要根据场景特征来决定，这里仅介绍通用场景需求，结合前文UAM基础设施组成，建议对以下几个方面进行优先调研分析。
1）对于城市地区商业运行，安全要求和认证标准至关重要。
2）需要高质量的障碍物和地形数据库。
3）基础设施需求分析，调研现有基础设施类型和服务能力，比如物流集散点分布和电网服务能力；调研现有UAM航空器类型和空域现状，据此分析UAM对起降场硬件、尺寸、空域等具体要求。
4）当前地面交通流量、成本、能耗需求分析和预测。
5）UAM对地面交通流的分流预测。
二、探索支撑UAM运行低空空域管理政策和运行机制
1）确定试验区和试验场景。针对试验区特点，设计适用于试验区的典型运行场景。并在充分调研地面需求及评估运行环境风险的前提下，开展低空公共航路规划、构建及地面辅助配套基础设施建设。
2）测试航路通信、导航和监视能力，在监管平台下开展应用测试，积累飞行数据支撑主流运行规则制定。
4）以点带面，逐步推广形成运营主体明确、布局合理、覆盖面广、衔接高效的UAM低空航路网络。