孫振文，劉冠華，王明直，孫玉友，張 寧

（公安部物證鑒定中心，北京 100038）

無人機(jī)航拍 技術(shù)在犯罪現(xiàn)場勘查中的應(yīng)用探討

孫振文，劉冠華，王明直，孫玉友，張 寧

（公安部物證鑒定中心，北京 100038）

近年來，無人機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，隨著制造成本的降低和技術(shù)的不斷更新，體積小、重量輕、操作簡便的微型無人機(jī)開始在市場涌現(xiàn)，無人機(jī)逐漸從軍用市場走向商用。無人機(jī)可作為操作平臺(tái)搭載不同的設(shè)備，具備偵查攻擊、影像傳輸、物品投放、現(xiàn)場干預(yù)等功能，目前已廣泛應(yīng)用于公共安全、事故救援、森林防火、地質(zhì)勘探、空中測繪、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域。無人機(jī)航拍技術(shù)是以無人機(jī)作為搭載平臺(tái)，通過專用照相機(jī)、攝像機(jī)以及視頻無線傳輸技術(shù)從不同高度和角度俯瞰拍攝的方式獲取圖像和視頻信息的技術(shù)。通過該技術(shù)可直觀、快捷地獲取案件現(xiàn)場的全景圖像，解決大范圍或大面積現(xiàn)場、特殊區(qū)域（海上、山區(qū)）發(fā)生的案事件或事故現(xiàn)場、道路交通事故及鐵路事故現(xiàn)場、高層建筑火災(zāi)現(xiàn)場的全景拍照及快速取證問題。本文從試用情況和實(shí)際案例兩方面介紹了無人機(jī)航拍技術(shù)在犯罪現(xiàn)場勘查方面的應(yīng)用現(xiàn)狀，對(duì)該技術(shù)在犯罪現(xiàn)場勘查領(lǐng)域的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

無人機(jī)；航拍技術(shù)；現(xiàn)場勘查

無人機(jī)（Unmanned Aerial Vehicle，UAV）是一種通過無線遙控設(shè)備或程序控制的無人駕駛航空器[1-3]。由于無人機(jī)多需要一套嚴(yán)密的控制系統(tǒng)和根據(jù)任務(wù)需要搭載的相關(guān)應(yīng)用設(shè)備，所以也稱無人機(jī)系統(tǒng)[4]。無人機(jī)系統(tǒng)由空中飛行系統(tǒng)和地面控制系統(tǒng)兩部分組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用功能模塊化設(shè)計(jì)，保證其性能安全可靠，同時(shí)便于對(duì)系統(tǒng)整體性能進(jìn)行操控[5]。無人機(jī)的分類方法很多，根據(jù)用途分為軍用無人機(jī)和民用無人機(jī)；根據(jù)續(xù)航時(shí)間長短分為短程無人機(jī)、近程無人機(jī)、中程無人機(jī)和長航時(shí)無人機(jī)；根據(jù)飛行原理分為固定翼無人機(jī)、多旋翼無人機(jī)和無人直升機(jī)[6]。固定翼無人機(jī)續(xù)航時(shí)間相對(duì)較長，常用于區(qū)域搜索，但需要至少幾百米的滑行距離，并且機(jī)動(dòng)飛行時(shí)晃動(dòng)較為明顯，可用的視頻圖像素材較少，致使其在現(xiàn)場勘查方面的應(yīng)用受到限制。多旋翼無人機(jī)和無人直升機(jī)的飛行原理大致相同，近年來多旋翼無人機(jī)逐漸成為主流[7]。多旋翼無人機(jī)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，沒有傳動(dòng)裝置，可垂直起降，能精確懸停，并且拍攝角度多變，保證拍攝的效果和質(zhì)量，操作簡便，更適合應(yīng)用于犯罪現(xiàn)場勘查。根據(jù)外形可分為微型無人機(jī)、小型無人機(jī)、中型無人機(jī)和大型無人機(jī)，目前世界最先進(jìn)的超微型無人機(jī)重量只有10 g左右，微型無人機(jī)重量小于7 kg，輕型無人機(jī)重量在7 kg至116 kg之間[1]。微型無人機(jī)攜帶方便、操作簡單，在犯罪現(xiàn)場勘查領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。

我國民用無人機(jī)的發(fā)展始于2006年尖兵之翼——第一屆中國無人機(jī)大會(huì)，2008年開始慢慢升溫，逐漸邁入消費(fèi)市場。近年來，無人機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，隨著制造成本的降低和技術(shù)的不斷更新，體積小、重量輕、操作簡便的微型無人機(jī)開始在市場涌現(xiàn)，無人機(jī)逐漸從軍用市場走向商用。無人機(jī)可作為操作平臺(tái)搭載不同的設(shè)備，具備偵查攻擊、影像傳輸、物品投放、現(xiàn)場干預(yù)等功能，目前已廣泛應(yīng)用于公共安全[4]、事故救援[8]、森林防火[9]、地質(zhì)勘探[10]、空中測繪[11]、環(huán)境保護(hù)[12]等領(lǐng)域。無人機(jī)航拍技術(shù)是以無人機(jī)作為搭載平臺(tái)，通過專用照相機(jī)、攝像機(jī)以及視頻無線傳輸技術(shù)從不同高度和角度俯瞰拍攝的方式獲取圖像和視頻信息的技術(shù)，屬于飛行高度低于航空管制高度的低空攝影。與衛(wèi)星航拍、載人航拍等高空攝影和地面攝影相比，無人機(jī)航拍技術(shù)具有的優(yōu)勢包括：（1）直觀，可實(shí)現(xiàn)多角度多機(jī)位拍攝，充分展現(xiàn)現(xiàn)場各個(gè)方位的情況；（2）分辨能力強(qiáng)，可獲取地面分辨率0.1 m的影像；（3）清晰度好，可拍攝分辨率高達(dá)4096×2160的超高清晰視頻影像，并通過無線傳輸系統(tǒng)在終端進(jìn)行實(shí)時(shí)查看；（4）獲取信息量更大，可實(shí)現(xiàn)同步影像測量[7,13]。

據(jù)報(bào)道，瑞士警方已將無人機(jī)航拍技術(shù)用于跨度較大的案件現(xiàn)場的拍照[14]，加拿大皇家騎警已在一些交通事故案件現(xiàn)場使用無人機(jī)協(xié)助進(jìn)行勘查，并結(jié)合GPS信息進(jìn)行初步影像測量[15]。目前國內(nèi)將無人機(jī)航拍技術(shù)應(yīng)用于犯罪現(xiàn)場勘查領(lǐng)域還處于探索階段。

1 應(yīng)用現(xiàn)狀

在案件現(xiàn)場，通常需要拍攝現(xiàn)場方位圖、概貌圖和細(xì)目圖來記錄和展示現(xiàn)場方位、周圍環(huán)境、進(jìn)出路線、現(xiàn)場物證等信息。現(xiàn)場方位拍照經(jīng)典做法是選擇一處較高且能顯示現(xiàn)場及周圍環(huán)境特點(diǎn)的位置進(jìn)行拍照，用一張或多張照片的拼接實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場方位的固定[16]。如圖1為從遠(yuǎn)距離高樓上拍攝的某火災(zāi)現(xiàn)場方位圖。但是，此種拍照方式存在以下問題：（1）在沒有高層建筑物的案發(fā)現(xiàn)場，如鄉(xiāng)村、山區(qū)、海上發(fā)生的案件，很難找到高點(diǎn)進(jìn)行全景拍照；（2）對(duì)于高層建筑物遮擋現(xiàn)場的情形，會(huì)導(dǎo)致拍照位置難以選擇；（3）即使可以選擇拍照位置，但無法攀登至拍照點(diǎn)；（4）拍照點(diǎn)距離現(xiàn)場太遠(yuǎn)，影響拍攝效果。經(jīng)過試用和在某些案例中的實(shí)際應(yīng)用，證明無人機(jī)航拍技術(shù)的出現(xiàn)可有效解決上述問題。

1.1 試用情況

根據(jù)實(shí)戰(zhàn)需求，公安部物證鑒定中心組織相關(guān)技術(shù)人員對(duì)微型無人機(jī)進(jìn)行培訓(xùn)和試用，重點(diǎn)對(duì)訓(xùn)練場地的高樓樓頂和模擬野外現(xiàn)場進(jìn)行拍照，評(píng)估無人機(jī)航拍效果。圖2為模擬高墜案件的現(xiàn)場方位圖，通過無人機(jī)航拍技術(shù)可獲得樓頂?shù)娜?，并通過調(diào)節(jié)飛行高度和鏡頭焦距可對(duì)重點(diǎn)關(guān)注區(qū)域和物證進(jìn)行概貌和細(xì)節(jié)拍照，完成現(xiàn)場記錄的同時(shí)可實(shí)現(xiàn)樓頂物證的初步搜索，為今后將無人機(jī)航拍技術(shù)應(yīng)用于高樓火災(zāi)、不易攀登的高樓樓頂現(xiàn)場的勘查奠定了基礎(chǔ)。技術(shù)人員還將無人機(jī)航拍技術(shù)應(yīng)用于模擬野外現(xiàn)場，如圖3所示，該圖直觀展示了尸體狀態(tài)、周邊環(huán)境以及尸體與車輛的相對(duì)位置關(guān)系，在野外現(xiàn)場勘查中，無人機(jī)航拍技術(shù)的應(yīng)用可有效保障現(xiàn)場人員的安全，且可以解決常規(guī)拍攝方式難以拍攝現(xiàn)場全景的難題，方便快捷地獲取現(xiàn)場信息。

圖1 某火災(zāi)現(xiàn)場方位圖Fig.1 The orientation of the crime scene in a fi re case

圖2 模擬高墜案件的現(xiàn)場方位圖Fig.2 The orientation of the simulated crime scene of a high falling case

圖3 模擬野外現(xiàn)場的現(xiàn)場方位圖Fig.3 The orientation of the simulated crime scene in a wide open fi eld

1.2 案例應(yīng)用

圖4為發(fā)生在山區(qū)的一起爆炸案。在未借助無人機(jī)的情況下，勘查人員只能在山頂或半山腰拍攝，由于受拍攝角度和距離的影響，導(dǎo)致取景范圍受到限制，無法得到周邊環(huán)境、進(jìn)出路徑、現(xiàn)場方位等信息，且視線受到樹枝等物體遮擋，所拍攝照片不能完全反映中心現(xiàn)場的真實(shí)狀況。圖5為用無人機(jī)航拍技術(shù)獲取的該爆炸現(xiàn)場方位圖，從圖中可以看出，圖4拍攝范圍僅為無人機(jī)航拍覆蓋面積的1/4左右，而圖5展現(xiàn)出更加豐富的案件現(xiàn)場信息。

圖4 某山區(qū)爆炸現(xiàn)場方位圖Fig.4 The orientation of the crime scene in a bombing happened in a mountain

圖5 無人機(jī)航拍爆炸現(xiàn)場方位圖（白線標(biāo)注部分對(duì)應(yīng)圖4拍照區(qū)域）Fig.5 The orientation of the crime scene by UAV aerial photography

進(jìn)出路線

圖4拍攝地點(diǎn)

1.3 現(xiàn)狀分析

由于現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜多樣、千差萬別，在應(yīng)用無人機(jī)航拍技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)場勘查時(shí)需要根據(jù)環(huán)境和拍攝目標(biāo)的具體情況，選擇合適的拍攝參數(shù)和拍攝方法。在拍攝參數(shù)方面，需要根據(jù)現(xiàn)場的光線、照度、氣候、可飛行高度等條件，選擇合適的焦距（變焦范圍）、感光度、快門、光圈、白平衡模式等參數(shù)，使得目標(biāo)物對(duì)焦準(zhǔn)確、圖像清晰、亮度均勻、顏色正常，從而獲得最佳圖像效果。在拍攝方法方面，可根據(jù)待拍攝區(qū)域或目標(biāo)物的情況選擇環(huán)繞飛行、遠(yuǎn)角平飛、盤旋拉升、俯瞰旋轉(zhuǎn)、直線橫穿、由近及遠(yuǎn)、由遠(yuǎn)及近等多種航拍方法，實(shí)現(xiàn)全方位、多角度、多層次、大范圍展現(xiàn)案件現(xiàn)場全景樣貌，為現(xiàn)場勘查提供重要信息。作為一種機(jī)動(dòng)靈活的操作平臺(tái)，目前無人機(jī)還可搭載不同功能的拍照設(shè)備，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場勘查、偵查打擊等功能，如無人機(jī)搭載紅外攝像頭還可在夜間和照明條件差的情況下對(duì)犯罪現(xiàn)場進(jìn)行勘查和搜索；搭載熱成像儀可識(shí)別火災(zāi)現(xiàn)場的火勢情況和不同區(qū)域的火場溫度；結(jié)合三維建模技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)案件現(xiàn)場三維高精度重建和測量，為案件分析研判提供更加立體和直觀的現(xiàn)場信息。

2 前景展望

面對(duì)案件現(xiàn)場環(huán)境錯(cuò)綜復(fù)雜、現(xiàn)場波及范圍廣的現(xiàn)狀，高位手持拍照法已不能滿足執(zhí)法辦案的新要求。隨著航拍技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，無人機(jī)可進(jìn)行大范圍、大面積區(qū)域的勘查和圖像采集，飛行高度可達(dá)幾百至上千米，航拍面積可達(dá)幾十甚至上百平方公里[17]，對(duì)常規(guī)照相、攝像技術(shù)不能滿足實(shí)戰(zhàn)需求的幾類現(xiàn)場進(jìn)行勘查。

2.1 大范圍、大面積現(xiàn)場全景拍照

目前，涉及大范圍、大面積現(xiàn)場的案件現(xiàn)場勘查中，通常采用逐個(gè)區(qū)域拍照的方式，此種拍照方式無法展現(xiàn)現(xiàn)場物證的分布情況，也無法展示多個(gè)現(xiàn)場的位置關(guān)系。如暴力恐怖襲擊事件中，暴恐分子為了擴(kuò)大影響、造成嚴(yán)重的人員傷亡，往往采取大面積砍殺、碾壓沖撞、多點(diǎn)實(shí)施爆炸的方式對(duì)無辜人群進(jìn)行襲擊，此類案件的一個(gè)重要特點(diǎn)是現(xiàn)場覆蓋面積大，每起案件往往涉及多處現(xiàn)場。如新疆鄯善“6.26”暴恐襲擊事件，暴徒先后襲擊魯克沁鎮(zhèn)派出所、特巡警中隊(duì)、鎮(zhèn)政府、民工工地、個(gè)體商店和美容美發(fā)廳[18]。由于案發(fā)現(xiàn)場周圍沒有高層建筑，無法尋找案發(fā)現(xiàn)場全景拍攝點(diǎn)，只能對(duì)單個(gè)場所逐一進(jìn)行拍照。無人機(jī)航拍技術(shù)可在此類大范圍、涉及多個(gè)現(xiàn)場的案件中發(fā)揮重要作用，直接展示多個(gè)案發(fā)現(xiàn)場的位置關(guān)系。爆炸案件中，由于炸藥威力巨大，現(xiàn)場物證分布范圍非常廣，為了對(duì)現(xiàn)場進(jìn)行分析重建，在現(xiàn)場勘查過程中需要對(duì)每一個(gè)關(guān)鍵物證進(jìn)行拍照定位，無人機(jī)航拍可解決此類案件全景拍照困難的難題，為物證分布圖的繪制奠定基礎(chǔ)。另外，還可直觀了解系列爆炸案件中不同炸點(diǎn)方位的關(guān)系，為掌握犯罪嫌疑人的活動(dòng)軌跡和路線提供技術(shù)支撐。如2015年發(fā)生的廣西柳城“9.30”爆炸案件，犯罪分子在商貿(mào)城、監(jiān)獄、大埔鎮(zhèn)政府、超市、車站、醫(yī)院等多個(gè)地點(diǎn)實(shí)施了17處爆炸，案件現(xiàn)場分散在柳城縣縣城及周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)[19]，通過無人機(jī)航拍技術(shù)可直觀展示案發(fā)地點(diǎn)的位置關(guān)系，為確定犯罪嫌疑人案發(fā)前后的活動(dòng)軌跡和路線提供依據(jù)。

2.2 特殊區(qū)域案事件或事故現(xiàn)場全景拍照

近年來，我國在海上、碼頭等地發(fā)生了多起特大事故和災(zāi)難，如2015年東方之星“6.1”沉船事件、天津“8.12”特別重大火災(zāi)爆炸事故等，現(xiàn)場勘查是事故原因調(diào)查的重要環(huán)節(jié)。此類案事件或事故發(fā)生區(qū)域較為特殊，很難找到高點(diǎn)進(jìn)行全景拍攝，給事故原因調(diào)查帶來極大困難。將無人機(jī)航拍技術(shù)應(yīng)用于上述幾起特殊區(qū)域發(fā)生的事件或事故中，既有效保障了人身安全，又可以采集到現(xiàn)場的第一手資料，為指揮部的科學(xué)決策提供科學(xué)依據(jù)。

2.3 多車相撞的道路或鐵路事故現(xiàn)場的取像

與發(fā)生在住宅、野外的普通刑事案件不同，道路交通事故或鐵路事故發(fā)生后，短時(shí)間內(nèi)就要恢復(fù)交通秩序，勘查人員需要對(duì)現(xiàn)場進(jìn)行快速記錄，尤其是多車相撞的道路交通事故或高鐵、動(dòng)車事故，現(xiàn)場覆蓋面積較大，普通照相和攝影技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)快速記錄的目的，此時(shí)可充分發(fā)揮無人機(jī)航拍技術(shù)機(jī)動(dòng)靈活的特點(diǎn)快速記錄現(xiàn)場情況，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場痕跡物證的快速獲取，為現(xiàn)場重建和事故原因認(rèn)定奠定基礎(chǔ)。

2.4 高層建筑火災(zāi)外圍燃燒痕跡的取像

高層建筑火災(zāi)是威脅城市公共安全的主要災(zāi)害之一，在高層建筑火災(zāi)現(xiàn)場勘查過程中，由于高樓結(jié)構(gòu)復(fù)雜、撲救難度大，一旦著火，往往造成嚴(yán)重的人員傷亡及經(jīng)濟(jì)損失，對(duì)建筑物的破壞也相當(dāng)嚴(yán)重，如上?！?1.15”大火、央視“2.9”火災(zāi)等。通過傳統(tǒng)拍照方式無法獲取高樓外側(cè)的燃燒痕跡、建筑物外圍破壞情況等信息，若通過無人機(jī)航拍技術(shù)可以獲取起火建筑物的全景信息。目前無人機(jī)系統(tǒng)一般都搭載有云臺(tái)，可以方便調(diào)整相機(jī)的拍攝角度，而且還具有拍攝防抖動(dòng)功能，拍攝穩(wěn)定度和靈活性也大大提升，可以近距離、多角度拍攝建筑物周圍的燃燒痕跡，為起火部位的認(rèn)定和起火原因的判斷提供科學(xué)依據(jù)。對(duì)于一些火勢尚未得到控制的火災(zāi)現(xiàn)場，無人機(jī)可拍攝火場的整體情況和蔓延過程，這是其他拍照方式無法替代的。

在人質(zhì)劫持、恐怖襲擊、重大安?；顒?dòng)中，無人機(jī)還可以實(shí)現(xiàn)主動(dòng)偵查和巡邏，對(duì)可疑地點(diǎn)和人物進(jìn)行監(jiān)控，并將現(xiàn)場情況實(shí)時(shí)回傳指揮部，為指揮人員制定行動(dòng)方案提供決策依據(jù)[4]。將無人機(jī)技術(shù)與各類特種照相技術(shù)（如光譜成像技術(shù)、偏振光技術(shù)、太赫茲技術(shù)）相結(jié)合，有助于實(shí)現(xiàn)對(duì)大范圍、大面積案件現(xiàn)場某些特定痕跡物證和生物物證的快速搜索和識(shí)別，為案件的分析研判提供重要依據(jù)。受尺寸、重量等因素制約，目前市售的微型無人機(jī)大多采用鋰聚合物電池作為主要?jiǎng)恿Γm(xù)航時(shí)間一般為20～45 min，在進(jìn)行遠(yuǎn)距離飛行過程中，很容易由于供電不足從空中跌落。即使多數(shù)無人機(jī)具備自動(dòng)返航功能，但在執(zhí)行大面積現(xiàn)場勘查任務(wù)時(shí)多次往返更換電池?zé)o疑會(huì)影響勘查效率。今后通過使用燃料電池或太陽能電池可有效突破無人機(jī)續(xù)航能力不足這一瓶頸。隨著智能化程度的不斷增強(qiáng)和搭載設(shè)備的輕便化，相信無人機(jī)航拍技術(shù)在犯罪現(xiàn)場勘查方面的應(yīng)用前景將會(huì)越來越廣闊。

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Applicability of the UAV Aerial Photography into Crime Scene Investigation

SUN Zhenwen, LIU Guanhua, WANG Mingzhi, SUN Yuyou, ZHANG Ning
(Institute of Forensic Science, Ministry of Public Security, Beijing 100038, China)

With the continuous decline of production cost and improvement of performance, the unmanned aerial vehicle (UAV) industry has developed rapidly from high-end commercial use to mass market in recent years. UAV has the advantages of small size, light weight and easy operation so that it can be deployed to make reconnaissance and/or attack, photograph and transmit, deliver goods and conduct scene intervention. Until present, UAV has been widely used in public safety, accident rescue, forest fire prevention, geologic exploration, aerial photography, environmental protection and others. UAV aerial photography is to take photos of the ground and objects from different heights and/or angles by the UAV equipped with highdefi nition camera plus video and wireless video transmission device, being categorized into the low altitude photography that is permitted to carry out at a height less than aviation control. This paper explicates the on-going application of UAV aerial photography in crime scene investigation and prospects its development trend.

unmanned aerial vehicle (UAV); aerial photography; crime scene investigation

DF793.2

A

1008-3650(2016)05-0398-04

2016-04-13

格式：孫振文，劉冠華，王明直，等. 無人機(jī)航拍技術(shù)在犯罪現(xiàn)場勘查中的應(yīng)用探討[J]. 刑事技術(shù)，2016,41(5):398-401.

10.16467/j.1008-3650.2016.05.013

基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金項(xiàng)目（No. 2016JB006）

孫振文（1983—），男，山東濟(jì)南人，博士，副研究員，研究方向?yàn)槲⒘课镒C檢驗(yàn)。E-mail:skbuffon@163.com