案（事）件現勘信息收集的新途徑
——談無人機航拍裝置的一機多用

王蟻達，吳良培，康 衛(wèi)

（1.敘永縣公安局 四川敘永 646400；2.四川警察學院 四川瀘州 646000）

案（事）件現勘信息收集的新途徑
——談無人機航拍裝置的一機多用

王蟻達1，吳良培2，康 衛(wèi)2

（1.敘永縣公安局 四川敘永 646400；2.四川警察學院 四川瀘州 646000）

航拍技術的引進，作為案件現勘信息尋找發(fā)現的新途徑，擴展了現場巡視、現場搜索案發(fā)現場的地域空間范圍，而且，也給野外現場與室內現場內外的事前察看、地面特定目標定位查找，以及現場痕跡物證的記錄，帶來了新的思路。無人機攝影裝置經改裝，可變成一個具有高減震性能的吊掛式、手持式現場攝影附件，可在不宜或不能過早進入現場內部、無法接近或不能靠近室內現場特定目標的情況下，搖控拍攝與遠程接收現場方位、現場概貌、現場重點部位、現場細目的高精度拍攝畫面。有助于現場勘查任務的更好實現。

案件現場信息尋找；航拍裝置改裝；新途徑與新思路

無人機UAV系統[1]除了在軍事上的用途之外，在商用航拍(AP)、遙感測繪、航空探礦、交通巡邏、森林防火、電力巡線、災情監(jiān)視、防盜監(jiān)控、刑案現勘[2]等應用領域，也開始顯露出無以倫比的功能與特殊用途。

一、傳統現勘攝影中的技術難題

在傳統現勘攝影方法中，拍攝表現其案發(fā)現場所在地的路道環(huán)境、中心現場基本概況的圖片時，比較理想的拍攝方法是：在案發(fā)現場附近能夠尋找到一個或多個制高點，采用回轉連續(xù)拍攝法俯視拍攝，后期制作成全景拼接照片。當找不到合適的全景照片拍攝點時，則采用相向拍攝法、直線連續(xù)拍攝法、十字交叉拍攝等方法[3]，從找到的作案來去路線上或在案件現場內的“分段劃片”勘查中、從案發(fā)現場的多個方向或多個側面拍攝一組照片，盡量展示其案件現場的整體概況，并配合現場筆錄和現場方位、概貌、痕跡物證分布示意圖或比例圖等，與所攝多幅現場照片組合在一起，形成一個相對完整的現場勘查記錄。然而，面對案件現場的復雜多樣，理想與現實總是存在一些差距的。特別是在表現一個案件現場的特點、傳達各種征兆跡象與案情的相關程度、展示多處痕跡物證之間的相互關系時，因攝影器材或環(huán)境條件的限制，時常讓人感覺束手無策。

首先，在案件現場有關場景的拍攝中，相向或多向、回轉或直線連拍等方法，常常找不到最佳拍攝位置或理想拍攝角度，因此，只好單張試拍很多或盲拍一堆現場照片，進行比較與后期篩選。盡管如此，也難以克服一些常見毛?。阂皇乾F場照片選向選點位置不好或張數過少，畫面與畫面、組照與組照之間的連續(xù)性、過渡性與內在邏輯性不強，在內容的表現上存在一些片面性；二是多方向、多角度拍攝過多，場景內容的表現過于零散或并列堆砌，沒有到過現場的人觀看照片時，難以產生一種現場整體感覺。

其次，在現場痕跡物證的拍攝中，如何保持照相機鏡頭主光軸垂直于被拍體中心，如何保證照相機的像平面與痕跡特征所在平面的平行度，一直是缺少一種現場檢測有效手段的，通常采用以比例尺（方框形比例尺）作為參照的方法，進行間接檢測。自從現場攝影人員普遍喜歡上“手持相機拍現場“的方法以來，這就增加了像平面與物平面始終保持垂直且相互平行的難度系數，并且在拍攝前或拍攝中，不垂直與不平行的程度如何，也是無法估計到的。而采用三腳架固定相機進行拍攝時，其垂直度與相互平行度的保持，事實上也很難保證的。因為全憑攝影人員的肉眼觀察與手工調整而得以實現的，也是一種不精確的人工檢測與校準方式。在多數情況下，垂直度與相互平行度的檢查，是由事后所攝畫面中的影像或比例尺的變形度檢查，人工推測其拍攝時的垂直度與相互平行度如何的。對于非垂直與非平行條件下所拍攝的痕跡物證圖像，總是依賴圖像處理手段，進行后期矯正的，這對于高品質圖像的獲取，或多或少是有影響的。因此，長期以來，這一條痕跡物證檢驗攝影的規(guī)則，只是停留在了理論上，并沒有產生過太多的實際效果。

再則，在暗弱光照下、在人工配光條件下或又不打算使用閃光燈照相方法拍攝現場細目時，由于拍攝距離較近，光照不能太強，且光圈也不能太大，于是，采用小光圈配合慢速快門拍攝的情形較多。處于此種情況下，手持相機是難以拍出高清畫面的，有時，那怕照相機架在三腳架上，因按動快門用力過重，也會導致畫內影像產生輕度重影或散焦模糊的。

綜上，廣大現勘人員一直在尋求解決這些技術難題的辦法，試圖改進現有現勘器材或攝影方法的不足之處，提高案件現場影像采集的質量及工作效率。

二、無人機航拍在現勘攝影中的優(yōu)越性

在案件現場的影像信息采集過程中，無人機航拍具有拍攝視野開闊、無角度限制，可提供任意角度俯視拍攝及旋停垂直拍攝等特點，可到達現場勘查人員無法盡快前往、不能或不可以到達的地點及區(qū)域進行實地巡視及現場攝影的。例如，對案發(fā)現場所在地及周圍環(huán)境，借助空中攝影方式，進行遠程先期預覽、實時監(jiān)視、定點查看的同時，還能進行案件現場所在地的地理信息定位測向及多個目標之間的測距等攝影測量工作，并且一機一次可完成案件現場的空中照相、空中攝像任務[5]。

（一）當現場附近無拍攝的制高點時

在表現一個特定街區(qū)的概貌及特點時，由于該街區(qū)路道狹窄且錯綜復雜、房屋密集且低矮、其周圍也沒有高大建筑物，因此，一般只能近處觀看、平視拍攝其中一處或幾處有代表性的場景而已。如圖1所示，是一張從其正面拍攝的，表現這一街區(qū)中最有代表性的、包括其特色標志物在內的街區(qū)廣場概貌照片?？墒牵@樣的照片再多，也無法表現出這個街區(qū)基本布局類似于“八角形狀”的自然特征。如果需要在一個畫面內、反映這個街區(qū)的這一自然特征及整體面貌，只有空中航拍，才能實現這樣的愿望。如圖2所示，采用多旋翼無人機航拍系統在空中獲取的一張高清晰照片，第一次將這個街區(qū)類似于“八角形狀”的特征呈現了出來。

圖1 一般只能平視拍攝，表現街區(qū)的一個或多個典型場景

圖2 采用無人機攝影裝置空中俯視拍攝的這一街區(qū)概貌照片

（二）當拍攝點的選擇與利用費時耗功時

在表現遠山環(huán)抱的一片開闊平地中有個小鎮(zhèn)的概覽照片時，由于該現場所在地周圍，雖然都是高山，但是山高、海拔也高，且山勢陡峭、上山費時費力。于是，只能站在離小鎮(zhèn)有一段距離的路邊上，將無人機直接升空側向俯瞰小鎮(zhèn)的同時而拍得的遠景照片。如圖3所示，這張小鎮(zhèn)的遠景照片，為沒有到過現場的人，展示了一幅現場所在地的基本面貌——小鎮(zhèn)所在開闊平地中的具體位置、其建筑物布局、當地的地形地貌特點及其周圍路道狀況等信息，全部集成在了一個畫面上。與此同時，因采用無人機航拍，不用問道上山、去尋找拍攝點，既為現場勘查節(jié)約了時間，也為現場勘查人員省了一些體力消耗。

圖3 采用無人機攝影裝置空中俯視拍攝的山區(qū)小平原里的小鎮(zhèn)全貌照片

（三）當需要多角度、快速記錄現場方位時

運用傳統攝影方法表現一個物體不同側面的不同特征時，有時因為前景遮擋、背景干擾或各個拍攝方向不一定能找到合適的拍攝點，而不得不改變理想的拍攝計劃。但是，對于無人機航拍系統而言，由于無人機在空中飛翔時低空俯視拍攝地面景物，有較大的自由度，我們只要在飛行前設計好飛行路徑、操控好飛行器的高度及角度，只需要在地面站的顯示設備中挑選畫面，即可滿足選擇最佳方向、控制最佳角度與最佳高度的愿望，迅速達到拍攝目的。例如，拍攝一座又長又寬、又高又大的“提籃拱橋”時，從不同的方向看，發(fā)現其橋體呈現不同的特點，而從不同的角度看，其橋體卻有不同的背景相映襯，此時，如果選擇相向或多向中的俯視拍攝是比較理想的。然而，在橋體周圍聳立的較高建筑數量有限，有的拍攝方向能找到，而有的拍攝方向是沒有的，制高點的選擇余地相對較小，并且離橋體是遠近不等、高低不一、前往不便，利用這些建筑物作為制高點，在較短的時間里，一次性拍攝其正面與背面、前側與后側等多幅照片，是不現實的。因此，一般只能選擇常見的拍攝方向、角度及高度進行拍攝。如圖4所示，這是一般人拍攝此橋時，常見的取景方向與平視角度，如果要改進一下拍攝方式，最多可以在橋的周圍選擇一個稍高的屋頂作為較高的拍攝點，略呈俯視地表現其橋體的主視特征。如圖5所示的一組照片，是采用無人機攝影裝置在空中多向俯拍的橋體全貌照片系列。這一組照片，對于橋體各部分的特征展示，十分完整與充分。根據以上常規(guī)攝影方法與航拍方法所拍效果的比較，可見航拍表現力的強大。

圖4 在離大橋有一段距離的一個稍高位置上、略呈俯視拍攝的大橋主視特征照片

圖5 采用無人機攝影裝置在空中略呈俯視拍攝的大橋主視特征照片（拍攝方向與圖4相同，但相機焦距不同、拍攝角度不同）

圖6 無人機攝影裝置采用多向拍攝法（左、中、右），在空中高俯視拍攝的大橋概貌組照

（四）當現場有潛在危險、不宜或不能過早進入時

在火案現場或爆炸現場的現場勘查時，例如，2010年7月28日上午9時56分，南京棲霞區(qū)萬壽村15號，途經南京塑料四廠拆遷工地丙烯管道被施工人員挖斷，泄漏后發(fā)生爆炸[6]。據救援及現勘人員介紹，到達現場時，現場爆炸及燃燒還在持續(xù)，救援及現勘人員過早進入現場，有許多的潛在危險存在，此時此刻，只能平視、遠觀、不宜過早靠近現場進行攝影，如圖7所示。

圖7 不宜過早靠近現場，只能遠觀現場、采用一般方法拍攝

如果利用無人機進行航空拍攝，借助其無人機的地面控制站（Ground Station system），可以實時瀏覽到無人機從空中發(fā)回的一些關于現場內部狀況的影像資料。換言之，將無人機航拍裝置作為一種現場巡視、現場監(jiān)控的手段，在必要時根據影像畫面，進行場外觀察與研討，有助于及時、全面、客觀地掌握現場內外情況及險情態(tài)勢，將為現場救援與現場勘查工作提供更多的決策依據。此外，如果利用無人機地面站的攝影測量功能，還可以在爆炸、火災等案件現場的事故原因分析時，幫助完成其拋出物位置標記與精確測距等工作，如圖8所示。

圖8 航拍模擬爆炸現場，其爆炸拋出物與起爆點的位置關系、分布狀態(tài)一目了然

又例如，2014年5月12日下午16時50分左右，宜賓市公交公司一車牌號為川Q18757的14路公交車，在行駛至該市城區(qū)南門橋時突然發(fā)生燃燒，造成交通中斷[7]。與此案件相關的兩張照片，在表現現場方位及中心現場基本狀況時，完全呈現截然不同的效果：

圖9 橋上拍攝，無法表現出事公交車所在的具體位置

圖10 空中拍攝，使出事公交車所在具體位置一覽無余

（五）當救援或現勘人員無法到達現場時

有時在接警后，要去的案發(fā)現場遠離城市、行車路程較長，或有路障暫時無法通過，或在山崖上只能開路前行，或在無人區(qū)無路可行且易迷失方位時，特別是在遭遇地震、洪災等突發(fā)自然災害時，因路道損壞、交通中斷，救援或現場勘查人員一時無法到達現場。此時，采用無人機先期巡航、遠程發(fā)回影像資料，在地面站的顯示屏上就能實時查看到現場有關情況，對于組織救援或進行現場勘查工作的布置，或者對于了解災情、發(fā)現險情以及分析災情、評估災情和制定最佳的救援或現勘都是很有利的。

圖11 無人機航拍表現的地震后一片廢墟狀態(tài)的照片

圖12 無人機航拍表現的地震后堰塞湖狀態(tài)的照片

三、無人機航拍系統的多功能與多用途

無人機航拍系統由飛行器、攝影器材承載裝置、照相機或攝錄一體機與地面搖控操縱設備（飛行與攝影攝像控制）組合而成[8]，其基本功能與主要用途是用于空中攝影、空中巡視。其工作流程可大致表述如下：

選擇拍攝物或跟蹤目標——根據巡視、拍攝意圖及預期——編制飛行路徑圖——地面搖控操縱設備啟動——承載攝影攝像設備的飛行器升空——沿飛行路徑飛行或旋停[9]——地面搖控下執(zhí)行巡視或拍攝——通過圖傳設備實時發(fā)回影像——在地面接收設備的顯示屏上邊看邊選、邊選邊拍——航拍裝置通過與地面站系統的整合，可執(zhí)行對于拍攝目標、跟蹤點的地理信息測量、標記與搜集等工作[10]。

無人機航拍系統經改裝，可以不用于飛行攝影，而變成一個具有高減震性能的吊掛式、手持式的攝影附件，用于地面上的現場勘查攝影是一個很好用的攝影攝像裝置。因為無人機系統由模塊組裝形成整體，可將某些模塊單獨拆下，去掉哪些暫時不用的功能，而只保留所需要的功能。例如，去掉飛行功能的相關部件，單獨使用無人機系統的相機云臺，作為現場勘查用照相機的云臺，或加上自行設計制作的云臺手柄、吊掛裝置及支架等，可實現在室外搖控拍攝室內中景、近景的功能，或者實現在現場內部近距離、垂直拍攝現場重點部位及細目等功能，其取景與拍攝時的穩(wěn)固性，顯著優(yōu)于一般相機的防抖動性能，與固定相機、進行拍攝的效果相當。同時，手持無人機航拍系統專用云臺進行拍攝，還有一個最大的優(yōu)越性在于：可通過地面站的顯示屏，進行相機主光軸垂直度、像平面與物平面之間的平行度檢測與精度修正。有了這個功能，現場照相時，手持這個帶相機云臺進行文件物證的近距離翻攝、比例尺照相等就有了一個檢查平行度偏差的裝置，從此，許多照片可省去后期矯正圖像的步驟，有助于現場勘查攝影效率與拍攝質量的提高。

圖13 改裝的無人機相機云臺帶有手柄、利于手持拍照

圖14 無人機相機云臺裝在吊掛裝置上正在人工升降拍攝高度

圖15 手持無人機相機云臺在行進中、近距離、移動拍攝

四、航拍裝置“遠觀與近拍”案件現場的展望

無人機航拍系統作為一種簡單易用的航空攝影飛行系統，具有攜帶方便、性能穩(wěn)定、容易維護、操作易學等特點，加上它的多功能與多用途，在現場勘查的許多場合中，可彌補其現場攝影器材之不足，與此同時，也可擺脫傳統觀念的束縛，給不同性質的案件、不同時空的現場、不同要求的現勘信息采集帶來一些新思路。因為當整機使用時，其航空拍攝功能，能夠在現場巡視與現場搜索、空中監(jiān)視案情發(fā)展、現場地理信息記錄、案發(fā)現場所在地的環(huán)境狀況、作案來去路線跟蹤線路[10]、現場痕跡物證分布狀況或多個現場分布及相互關系的反映中，發(fā)揮很好的作用。而無人機系統經改裝，變成一個不飛行的攝影裝置后，又可以作為現場內外實地勘查中的一種常規(guī)攝影器材來使用，不論在野外還是在室內現場，不論是拍遠景、全景、中景、近景或特寫，不論是手持還是固定拍攝，不論是靜態(tài)或動態(tài)拍攝，還論是在室外搖控拍攝室內、還是近距離拍攝重點部位及細目，都能發(fā)揮出卓越的攝影性能，

從中外無人機的發(fā)展歷史來看，由于研發(fā)與推廣輕型化、小型化的飛行器民用產品的時間較短，多數還存在著不少的缺點和瓶頸技術問題，其中，續(xù)航能力較低是現階段無人機的最大技術難點，在民用產品開發(fā)中仍然沒有很好地解決。如果無人機航拍系統執(zhí)行現場勘查任務的持續(xù)時間較長時，需要準備更多的電池作為后備。當然，主要還在于從根本上突破續(xù)航能力較低的問題，只有這樣，才能讓無人機航拍系統的發(fā)展上升到一個新的高度。

歸根到底，在案件現場勘查中，航空攝影技術及無人機航拍系統作為一種現勘信息尋找、發(fā)現、采集的新途徑，是值得深入研究的。

[1]amobbs.四軸飛行器機械電子原理[Z].2009.

[2]許愛東.現場勘查學[M].北京：北京大學出版社，2011.

[3]王渝霞.警務現場照相[M].北京：中國人民公安大學出版社，2005.

[4]百度文庫，物證攝影[DB/OL].http：//wenku.baidu.com/view/0122534ffe4733687e21aa3b.html.

[5]岳基隆，張慶杰，朱華勇.微小型四旋翼無人機研究進展及關鍵技術淺析[J].電光與控制，2010，（10）.

[6]人民網社會頻道.南京塑料四廠拆遷工地發(fā)生爆炸[DB/OL].http：//society.people.com.cn/GB/8217/198645/index.html，2010.07.28.

[7]中國新聞網.四川宜賓公交車燃燒系人為縱火[DB/OL].http：//www.chinanews.com/sh/2014/05-13/6162136.shtml，2014.05.13.

[8]殷 強，四旋翼無人機自主控制系統研究[D].天津大學，2011.

[9]王 福，鮮 斌，黃國平，趙 勃.四旋翼無人機自主懸停控制研究[C].第三十二屆中國控制會議論文集（A卷），2013.

[10]楊成順，楊 忠，許德智，葛 樂.新型六旋翼飛行器的軌跡跟蹤控制[J].系統工程與電子技術，2012，（10）.

New Approach to Find Information in Crime Scene Investigation——Multi-usages of Unmanned Aerial Vehicles

WANG Yi-daWU Liang-pei KANG Wei

The introduction of aerial photo techn ology,as a new approach to find information in crime scene investigation,extends the space of live inspection and live search,and also brings new idea to pre-observation of field sites and indoor sites,location and search of peculiar objects,and recording of trace evidences.Refitted radiographic device of UAV can turn into a hanging-type and handheld accessory with good vibration reduction performance,which can take or receive long-distance photos of locations,profiles,key sites and specific items with high precision when the interior scene or indoor specific objects cannot be available.Therefore,multi-usages of unmanned aerial devices have wide application prospects in crime scene investigation.

information seeking in crime scenes;refitted radiographic device of UAV;new approaches and new ideas

TP242 文獻標識碼：A 文章編號：1674-5612（2017）04-0067-09

（責任編輯：賴方中）

刑事檢驗四川省高校重點實驗室開放課題《案事件現場快速勘查用無人機集成系統的研討》

2017-05-16

王蟻達，（1993- ），男，四川鹽邊人，四川省敘永縣公安局民警，研究方向：警用無人機技術、公安信息與通訊工程、公安聲像技術；吳良培，（1961- ），男，四川眉山人，四川警察學院教授，研究方向：偵查學；康 衛(wèi)，（1957- ），男，安徽阜陽人，四川警察學院副教授，研究方向：公安聲像技術。