无人机在案事件现场勘查中的应用
鲁玺龙, 刘冠华*, 晏于文, 石屹, 赵晓辉, 孙振文, 李志刚, 刘晋, 王明直
公安部物证鉴定中心,北京 100038
* 通讯作者:刘冠华(1971—),男,甘肃庆阳人,硕士,助理研究员,研究方向为痕迹检验。E-mail:lghyxn@sina.com

第一作者简介:鲁玺龙(1989—),男,河南郏县人,硕士,研究实习员,研究方向为痕迹检验。E-mail:340250600@qq.com

摘要

随着无人机应用领域的不断拓展,无人机逐步在警务领域发挥越来越重要的作用。在案事件现场勘查当中,无人机作为飞行平台,仅搭载航拍和测绘设备已不能完全满足当前现场勘查的任务需求。笔者通过在无人机上搭载机械臂、真空泵、光源和红外摄录设备等,并植入相应的控制程序,实现了无人机对固体、液体和气体物证的发现提取,以及在低照度条件下的摄录功能。通过在实际案件和模拟案例中的应用,表明应用无人机技术可有效提高特殊条件下现场勘验的质量、效率和安全性,为案事件现场勘查应用无人机多角度、立体化、全方位勘查提供了新的可能,也为今后无人机在刑事科学技术领域的研究应用提供了新的思路。

关键词: 无人机; 现场勘查
中图分类号:DF793.2 文献标志码:A 文章编号:1008-3650(2018)06-0477-04
Recent Applications of UAV into Crime Scene Investigation
LU Xilong, LIU Guanhua*, YAN Yuwen, SHI Yi, ZHAO Xiaohui, SUN Zhenwen, LI Zhigang, LIU Jin, WANG Mingzhi
Institute of Forensic Science, Ministry of Public Security, Beijing 100038, China
Abstract

With the continuously expanding applications, UAV (unmanned aerial vehicle, UAV) has been playing a more important role into China’s policing. However, UAV, as a flight platform, cannot fully meet the needs from the current crime scene investigation when it is only equipped with the aerial photographing and mapping equipment. The authors designed such one installation that UAV was respectively equipped with a mechanical arm, vacuum pump, light source or an infrared recording equipment while operated under the corresponding control program. Such installed UAVs have realized to discover and extract the evidential materials of solid, liquid and gas, successfully taking photographs and video-recording under low illumination. Through the applications of actual and simulated cases, UAV technology has proved that it can significantly improve the crime scene investigation on its quality, efficiency and safety under special conditions. Therefore, UAV provides new feasibilities for crime scene investigation to come forth novel initiatives and innovations, inspiring people to think of new ways for future researches to utilize UAV into forensic practice.

Key words: unmanned aerial vehicle (UAV); crime scene investigation

无人机作为搭载平台, 通过搭载不同设备, 可具备执行相应任务的能力。随着体积小、重量轻、价格低廉和操作简便的微型无人机的出现, 无人机逐渐从军用市场走向商用和民用市场。同时, 无人机技术与其他技术手段交叉融合的趋势愈加明显, 推动无人机技术的应用领域不断拓展。目前无人机技术已广泛应用于事故救援、森林防火、地质勘探、空中测绘和环境保护等领域[1, 2, 3, 4, 5]

国外率先在警务领域开展无人机应用。据报道, 瑞士警方已将无人机航拍技术应用于跨度较大的案件现场的拍照, 加拿大警方也已将无人机应用于道路交通事故现场勘验中[6]

目前, 随着国内无人机市场的趋向成熟, 国内也开始尝试将无人机应用于警务领域。国内将诸如扩音设备和物品抛投设备等搭载在无人机平台上, 在执行执法执勤和应急抢险等警务任务中应用无人机满足远程喊话和物品定点抛投等需求。随着无人机技术在国内警务领域发挥越来越重要的作用, 为规范和提高警务无人机的使用, 公安院校开始设立无人机警务驾驶课程, 国家也制定和颁布了关于规范警务无人机管理和使用的相应管理办法及标准。根据实战需求, 公安部物证鉴定中心自2016年开始组织人员对微型无人机操作方法进行培训和试用, 并开展相关研究, 已成功将无人机航拍技术应用于真实案事件现场的勘查当中。

1 应用现状

近年来, 无人机相关研究进入快车道, 但是警务领域的应用研究刚刚起步, 特别是在现场勘查领域的研究还鲜有报道, 具体情况如图1所示。无人机作为一种新型的现场勘查装备, 操作简单、反应迅速、成本低廉, 通过搭载拍摄和测绘设备, 可用于解决人员难以到达或无法到达的危险场景的物证搜索、发现和固定, 既能提高现场勘查质量和效率, 同时也有效保护了现场勘查人员的自身安全。

图1 无人机应用研究情况Fig.1 Applications and researches of UAV

1.1 现场照相

在案事件现场, 通常需要拍摄现场方位照、概貌照和细目照来记录和展示现场方位、周围环境和与犯罪有关痕迹、物品。目前大部分案事件现场方位照和概貌照还采用高位手持拍照法, 即选择一处较高且能显示现场及周围环境特点的位置进行拍照, 用一张或多张照片的拼接实现现场方位的固定, 但此种拍照方式存在几个问题:1)案发现场及周围没有高层建筑物, 如乡村、山区、海上发生的案件或案件现场范围大, 很难找到高点进行全景拍照; 2)高层建筑物遮挡现场, 导致选择拍照点困难; 3)即使可以选择拍照位置, 但无法攀登至拍照点; 4)拍照点距离现场太远, 影响拍摄效果[6]。现场勘验面对案件现场环境错综复杂、现场波及范围广的现状, 高位手持拍照法已不能满足执法办案的新要求。随着航拍技术的不断发展与进步, 无人机可进行大范围、大面积区域的勘查和图像采集, 飞行高度可达几百至上千米, 航拍面积可达几十甚至上百平方公里, 对常规照相、摄影技术不能满足实战需求的几类现场进行勘查。经过试用和在某些案例中的实际应用, 无人机航拍技术的出现可解决特殊案件现场(爆炸、山洞、峡谷、高楼、海上)难以进行全景拍照的难题。如图2所示, 利用无人机航拍技术可以有效提高拍摄方位照的效果和效率。无人机不仅在拍摄方位照方面优势明显, 利用无人机拍摄特殊现场的现场概貌效果和效率也明显优于人工手持拍照, 如图3~4。在拍摄细目照时, 无人机可以远距离采用高倍光学变焦镜头实现对高层建筑外围等人员不易到达现场的痕迹物证的细目拍摄。图5是应用无人机代替勘查人员拍摄桥梁外侧痕迹物证细目照片的案例, 有效解决了人员不易拍摄和拍摄时风险系数高等问题。在爆炸案件现场勘查中, 无人机可以代替勘查人员进入危楼进行拍照固定。同时, 在爆炸、放火、制毒等犯罪现场, 无人机可以先期进入现场排查是否存在爆炸物、有毒有害物质等危险, 实现人机分离, 远程巡视, 避免因次生事故造成人员伤亡[7]

图2 无人机航拍现场方位照Fig.2 Azimuth of one crime scene by UAV aerial photography

图3 无人机航拍现场概貌Fig.3 Survey of one crime scene by UAV aerial photography

图4 无人机航拍现场概貌Fig.4 Overview of one crime scene by UAV aerial photography

图5 无人机航拍现场细目Fig.5 Close-up of one crime scene by UAV aerial photography

1.2 现场重建

无人机航拍测绘主要用于地图绘制, 和桥梁、铁路、公路修建之前地形测绘, 相比于传统测量测绘工作, 无人机航拍技术大大降低了测量测绘工作中需要的劳动强度和工作量[8]。同时, 相比于以往的测绘工作采用大型飞机装载设备进行工作, 小型无人机体积较小、方便携带, 更容易上手和操控, 无人机测绘开始尝试应用于警务领域。刑事案件现场勘查不但能够利用无人机测绘技术获得地形、地貌和建筑物的尺寸具体信息, 实现人工测量难以完成的场景中空间距离、体积、面积的数据测量, 比如测量炸坑深度, 如图6。如图7所示, 无人机测绘技术有助于建立现场的三维立体模型, 实现地形地物可视化, 建立实物化三维场景。通过快速、高精度、全方位自动记录案事件现场的三维场景, 改善和提高现场调查、取证、制图技术, 提高事件现场三维环境分析与处理速度, 建立全方位的案事件信息化记录, 提高现场勘查工作效率与处理能力。

图6 无人机测绘Fig.6 Surveying and mapping by UAV

图7 无人机测绘建立三维立体模型Fig.7 A three-dimensional view restored by UAV surveying and mapping

2 拓展应用

虽然有部分现场已引入无人机航拍技术, 但由于搭载设备功能和性能的限制, 除能满足基本照相和录像需求外, 勘验效果并不理想。为实现应用无人机在有毒有害等危险场景和低照度条件下的勘查应用, 满足对整个案事件现场全方位、多角度的立体化勘查需求, 笔者单位组织技术人员开展相关研究和应用, 目前已取得部分研究成果, 供读者参考, 为重特大案事件现场勘验提供强有力的技术支撑。

2.1 固体采集

在爆炸和放火现场, 建筑物会受到不同程度的破坏, 贸然勘查现场存在风险。同时, 还可能存在其他潜在危险, 比如化工品泄漏、爆炸物未完全爆炸等。为避免现场勘查过程中发生次生事故, 选择远程控制无人机首先探查室内外现场是否存在危险, 然后根据现场情况, 在无人机上搭载机械臂抓取现场块状或粉末状固体物证, 如图8~9。如图10在室内无GPS的情况下, 选择具有光流定位等功能的无人机, 保证室内飞行安全, 实现危楼内的物证提取。在峡谷、高楼等人员不易到达的现场, 同样可以使用无人机实现固体物证的安全、快速提取。

图8 无人机搭载机械臂Fig.8 UAV equipped with a mechanical arm

图9 无人机搭载机械臂Fig.9 UAV equipped with a mechanical arm

图10 无人机室内飞行Fig.10 UAV flying indoors

2.2 液体采集

在化工品爆炸案事件现场, 如图11所示, 第一时间提取疑似爆炸泄漏物有助于案事件的定性。由于难以第一时间消除危险, 或案事件发生在河、海上人员难以靠近, 同时为避免次生事故危害勘查人员的人身安全, 如图12可通过搭载液体采集设备, 第一时间实现对此类现场的液体采集, 降低此类案事件现场勘查提取液体过程中存在的风险, 并提高勘查效能。

图11 某化工仓库爆炸现场概貌Fig.11 Survey of one crime scene by UAV aerial photography

图12 无人机液体取样Fig.12 Extracting liquid by UAV

2.3 气体采集

在爆炸和放火案事件现场存在气体泄漏和化学药剂扩散等威胁勘查人员生命安全的情形时, 利用无人机搭载气体采样或气体监测模块, 针对爆炸区域或有危险气体泄漏区域的大气污染物成分进行采样和实时监测, 避免人员进入发生危险, 提高安全性, 缩短响应时间, 保证勘查人员自身安全。

2.4 低照度场景摄录

通过搭载红外摄录设备和辅助照明装置, 实现夜间等低照度环境下的现场勘查, 解决因光线条件差难以勘查的问题。图13是没有辅助照明装置在夜间拍摄的效果, 图14是无人机搭载辅助照明装置拍摄照片的效果。对两者拍摄效果进行对比可以看出, 无人机搭载辅助照明装置可以为夜间突发案事件抢得第一手资料, 为此类案事件现场第一时间开展勘查提供可能。

图13 无辅助灯光拍摄Fig.13 Photographing with no auxiliary lighting

图14 有辅助灯光拍摄Fig.14 Photographing with auxiliary lighting

图15是热成像仪拍摄效果, 如图16所示热成像摄像头同时具备实时测温功能, 不仅可以夜间观察周围环境, 在爆炸案件现场勘查中也可提供温度信息, 有助于判断炸点。

图15 热成像拍摄Fig.15 Photographing from thermal imaging

图16 热成像测温Fig.16 Measuring temperature by thermal imaging

3 前景展望

将来, 无人机技术在现场勘查领域的研究和应用将不仅是搭载设备和应用领域的扩充, 更重要的将是面对复杂现场和复杂物证的精细化和智能化勘验。引入自动驾驶和深度学习等人工智能技术, 智慧型无人机在现场勘查过程中可实现自动规划路径和航程, 自主搜索和发现物证, 有效应对不同物证固定和提取的差异化需求。届时, 智慧型无人机将作为人工勘验的一种有效补充手段, 将有限的警力解放出来。同时, 随着无人机在公安领域应用的日益广泛和深入, 信息安全与危险评估是无人机应用中一个不可回避的问题。一方面, 由于无人机在公安领域特别是刑事案事件现场勘查的应用中, 将起到对案件信息, 比如位置、死伤情况、作案手段等敏感信息的记录和传递作用, 所以, 刑事案事件现场勘查无人机的数据安全加密是十分必要的, 以防恶意攻击。另一方面, 根据现场勘查需要, 无人机应用场景复杂多样, 如桥梁、隧道、山区等, 其飞行安全性易受气温、海拔、风力、磁场及物体遮蔽等因素影响。所以, 无人机应具备应对极端天气与条件的能力, 提高续航和避障能力, 并具备针对不同场景下安全自评估能力, 确保飞行安全。相信借力新科技的不断涌现, 无人机飞行的安全性和功能多样性都将日趋完善。未来, 无人机在刑事科学技术领域的发展和应用前景将会愈加广阔。

The authors have declared that no competing interests exist.

作者已声明无竞争性利益关系。The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献
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