1. 单目可见光相机

技术特点

• 仅使用单个镜头，无法直接获取深度信息，需依赖运动恢复结构（SfM）或深度学习估计深度。

• 成本低、重量轻，适合小型无人机（如大疆Mavic系列）。

• 依赖光照条件，在弱光或阴影区域重建效果较差。

建模效果

• 优点：

• 适用于快速巡检，生成低精度3D模型（平面精度5-10cm）。

• 适合裂缝、锈蚀等表观病害筛查。

• 缺点：

• 无真实尺度，需依赖地面控制点（GCPs）进行标定。

• 纹理依赖性强，光滑表面（如钢箱梁）重建效果差。

适用场景

• 日常桥梁巡检（如桥面裂缝检测）。

• 预算有限或轻量化无人机应用。

2. 多目可见光相机

技术特点

• 采用多个镜头（如双/五目相机），通过立体视觉计算深度信息。

• 比单目相机精度更高，但仍依赖纹理匹配。

• 可结合倾斜摄影，提高三维重建完整度。

建模效果

• 优点：

• 中等精度（平面精度1-3cm）。

• 可生成彩色纹理模型，便于病害可视化。

• 缺点：

• 计算量大，需高性能边缘计算设备（如NVIDIA Jetson AGX Orin）。

• 仍受光照影响，夜间或低对比度区域效果下降。

适用场景

• 精细化桥梁建模（如斜拉索、桥墩局部检测）。

• 兼顾成本与精度的中型无人机（如大疆M300 RTK + 五镜头相机）。

  
  

3. 激光雷达（LiDAR）

技术特点

• 主动发射激光脉冲，直接获取毫米级精度点云，不受光照影响。

• 可穿透植被，适用于复杂环境（如桥梁底部）。

• 数据量大，需高性能计算设备处理。

建模效果

• 优点：

• 超高精度（平面精度2-5mm）。

• 可检测隐蔽结构（如钢筋锈蚀、混凝土内部缺陷）。

• 适用于无纹理表面（如钢梁、混凝土）。

• 缺点：

• 成本高（激光雷达设备价格昂贵）。

• 重量大，需工业级无人机（如大疆M350 RTK + L1激光雷达）。

适用场景

• 高精度桥梁检测（如变形监测、BIM建模）。

• 复杂结构建模（如悬索桥主缆、拱桥拱肋）。

4. 综合对比

5. 技术融合趋势

1. 激光雷达+可见光相机融合

2. AI辅助建模

• 采用ORBSLAM3+BiSeNetV2剔除动态干扰，优化重建质量。

3. 边缘计算优化

• 在无人机端实时处理数据，减少回传压力。

结论

• 单目相机：适合低成本、快速巡检。

• 多目相机：平衡精度与成本，适用于精细化建模。

• 激光雷达：超高精度，适用于复杂结构检测。
  未来，多传感器融合（如激光雷达+多目相机）将成为无人机桥梁3D建模的主流方案。

1. 单目可见光相机

飞行高度

• 常规高度：10~30米

• 近距离补拍：5~10米（针对裂缝等细节）

• 限制因素：

• 过低（<5米）会导致覆盖范围小、效率低下

• 过高（>30米）会降低分辨率（GSD>1cm/像素）

航线规划

• 基础方案：

• 网格航线：平行航线间距=航高×0.6（如20米高时间距12米）

• 航向重叠率≥70%，旁向重叠率≥60%

• 特殊要求：

• 桥底检测需采用倒飞贴壁航线（距表面2~3米）

• 斜拉索需环绕飞行（半径3~5米）

案例：
大疆Mavic 3E单目巡检，20米高度拍摄跨径50米梁桥，全程需40分钟。

2. 多目可见光相机（五镜头倾斜摄影）

飞行高度

• 标准高度：15~50米（根据跨径调整）

• 分层策略：

• 桥面层：30~50米（全局覆盖）

• 桥墩层：10~20米（近景补拍）

• 精度控制：

• 要求GSD≤3mm/像素时，高度需≤15米

航线规划

• 标准方案：

• 五向倾斜航线（前/后/左/右/垂直）

• 交叉航线夹角≥30°（提高三维重建交会角）

• 优化策略：

• 对桥墩/支座采用螺旋下降航线（距表面5~8米）

• 斜拉索区域增加45°斜飞航线

案例：
大疆M300+P1五镜头建模200米斜拉桥，分层飞行总耗时2.5小时。

3. 激光雷达（LiDAR）

飞行高度

• 常规高度：20~80米（取决于点云密度需求）

• 精度控制：

• 点间距≤5cm时，高度需≤50米

• 关键部位（如支座）需≤30米

• 特殊要求：

• 跨海大桥可提升至100米（兼顾效率与覆盖）

航线规划

• 基础方案：

• 平行扫描航线（间距=航高×0.3，如50米高时间距15米）

• 航向重叠率≥50%（避免数据空洞）

• 增强方案：

• 交叉扫描（增加30°斜向航线，提升点云完整性）

• 桥塔采用垂直环绕航线（半径8~10米）

案例：
大疆M350+L1激光雷达扫描悬索桥主缆，50米高度获取2mm精度点云。

4. 综合对比表

5. 飞行策略优化建议

1. 混合高度规划：

• 先以50米高度全局扫描，再对重点区域降高至10米精细采集

2. 动态调整航线：

• 根据实时AI识别的病害位置自动追加补拍航线

3. 气象补偿：

• 强风天气提高20%航高（如30m→36m）并降低航速

技术趋势：

• AI实时航线优化：如Skydio无人机可动态调整航线避开阴影区

• 多机协同分层：蜂群无人机分高度层同步作业（如1组50m全局扫描+1组10m局部建模）

结论

选择飞行方案时需权衡精度、效率、成本：

• 快速巡检选单目相机（高航效，低精度）

• 工程级建模用多目相机（平衡精度与成本）

• 毫米级检测必选激光雷达（高成本，超高精度）
  实际作业中常采用"激光雷达全局扫描+多目相机局部补拍"的混合策略。