魯璽龍，劉冠華，晏于文，石 屹，趙曉輝，孫振文，李志剛，劉 晉，王明直

（公安部物證鑒定中心，北京 100038）

無人機作為搭載平臺，通過搭載不同設(shè)備，可具備執(zhí)行相應(yīng)任務(wù)的能力。隨著體積小、重量輕、價格低廉和操作簡便的微型無人機的出現(xiàn)，無人機逐漸從軍用市場走向商用和民用市場。同時，無人機技術(shù)與其他技術(shù)手段交叉融合的趨勢愈加明顯，推動無人機技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展。目前無人機技術(shù)已廣泛應(yīng)用于事故救援、森林防火、地質(zhì)勘探、空中測繪和環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域[1-5]。

國外率先在警務(wù)領(lǐng)域開展無人機應(yīng)用。據(jù)報道，瑞士警方已將無人機航拍技術(shù)應(yīng)用于跨度較大的案件現(xiàn)場的拍照，加拿大警方也已將無人機應(yīng)用于道路交通事故現(xiàn)場勘驗中[6]。

目前，隨著國內(nèi)無人機市場的趨向成熟，國內(nèi)也開始嘗試將無人機應(yīng)用于警務(wù)領(lǐng)域。國內(nèi)將諸如擴音設(shè)備和物品拋投設(shè)備等搭載在無人機平臺上，在執(zhí)行執(zhí)法執(zhí)勤和應(yīng)急搶險等警務(wù)任務(wù)中應(yīng)用無人機滿足遠(yuǎn)程喊話和物品定點拋投等需求。隨著無人機技術(shù)在國內(nèi)警務(wù)領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用，為規(guī)范和提高警務(wù)無人機的使用，公安院校開始設(shè)立無人機警務(wù)駕駛課程，國家也制定和頒布了關(guān)于規(guī)范警務(wù)無人機管理和使用的相應(yīng)管理辦法及標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)實戰(zhàn)需求，公安部物證鑒定中心自2016年開始組織人員對微型無人機操作方法進(jìn)行培訓(xùn)和試用，并開展相關(guān)研究，已成功將無人機航拍技術(shù)應(yīng)用于真實案事件現(xiàn)場的勘查當(dāng)中。

1 應(yīng)用現(xiàn)狀

近年來，無人機相關(guān)研究進(jìn)入快車道，但是警務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用研究剛剛起步，特別是在現(xiàn)場勘查領(lǐng)域的研究還鮮有報道，具體情況如圖1所示。無人機作為一種新型的現(xiàn)場勘查裝備，操作簡單、反應(yīng)迅速、成本低廉，通過搭載拍攝和測繪設(shè)備，可用于解決人員難以到達(dá)或無法到達(dá)的危險場景的物證搜索、發(fā)現(xiàn)和固定，既能提高現(xiàn)場勘查質(zhì)量和效率，同時也有效保護(hù)了現(xiàn)場勘查人員的自身安全。

圖1 無人機應(yīng)用研究情況Fig.1 Applications and researches of UAV

1.1 現(xiàn)場照相

在案事件現(xiàn)場，通常需要拍攝現(xiàn)場方位照、概貌照和細(xì)目照來記錄和展示現(xiàn)場方位、周圍環(huán)境和與犯罪有關(guān)痕跡、物品。目前大部分案事件現(xiàn)場方位照和概貌照還采用高位手持拍照法，即選擇一處較高且能顯示現(xiàn)場及周圍環(huán)境特點的位置進(jìn)行拍照，用一張或多張照片的拼接實現(xiàn)現(xiàn)場方位的固定，但此種拍照方式存在幾個問題：1）案發(fā)現(xiàn)場及周圍沒有高層建筑物，如鄉(xiāng)村、山區(qū)、海上發(fā)生的案件或案件現(xiàn)場范圍大，很難找到高點進(jìn)行全景拍照；2）高層建筑物遮擋現(xiàn)場，導(dǎo)致選擇拍照點困難；3）即使可以選擇拍照位置，但無法攀登至拍照點；4）拍照點距離現(xiàn)場太遠(yuǎn)，影響拍攝效果[6]。現(xiàn)場勘驗面對案件現(xiàn)場環(huán)境錯綜復(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，對常規(guī)照相、攝影技術(shù)不能滿足實戰(zhàn)需求的幾類現(xiàn)場進(jìn)行勘查。經(jīng)過試用和在某些案例中的實際應(yīng)用，無人機航拍技術(shù)的出現(xiàn)可解決特殊案件現(xiàn)場（爆炸、山洞、峽谷、高樓、海上）難以進(jìn)行全景拍照的難題。如圖2所示，利用無人機航拍技術(shù)可以有效提高拍攝方位照的效果和效率。無人機不僅在拍攝方位照方面優(yōu)勢明顯，利用無人機拍攝特殊現(xiàn)場的現(xiàn)場概貌效果和效率也明顯優(yōu)于人工手持拍照，如圖3～4。在拍攝細(xì)目照時，無人機可以遠(yuǎn)距離采用高倍光學(xué)變焦鏡頭實現(xiàn)對高層建筑外圍等人員不易到達(dá)現(xiàn)場的痕跡物證的細(xì)目拍攝。圖5是應(yīng)用無人機代替勘查人員拍攝橋梁外側(cè)痕跡物證細(xì)目照片的案例，有效解決了人員不易拍攝和拍攝時風(fēng)險系數(shù)高等問題。在爆炸案件現(xiàn)場勘查中，無人機可以代替勘查人員進(jìn)入危樓進(jìn)行拍照固定。同時，在爆炸、放火、制毒等犯罪現(xiàn)場，無人機可以先期進(jìn)入現(xiàn)場排查是否存在爆炸物、有毒有害物質(zhì)等危險，實現(xiàn)人機分離，遠(yuǎn)程巡視，避免因次生事故造成人員傷亡[7]。

圖2 無人機航拍現(xiàn)場方位照Fig.2 Azimuth of one crime scene by UAV aerial photography

圖3 無人機航拍現(xiàn)場概貌Fig.3 Survey of one crime scene by UAV aerial photography

圖4 無人機航拍現(xiàn)場概貌Fig.4 Overview of one crime scene by UAV aerial photography

圖5 無人機航拍現(xiàn)場細(xì)目Fig.5 Close-up of one crime scene by UAV aerial photography

1.2 現(xiàn)場重建

無人機航拍測繪主要用于地圖繪制，和橋梁、鐵路、公路修建之前地形測繪，相比于傳統(tǒng)測量測繪工作，無人機航拍技術(shù)大大降低了測量測繪工作中需要的勞動強度和工作量[8]。同時，相比于以往的測繪工作采用大型飛機裝載設(shè)備進(jìn)行工作，小型無人機體積較小、方便攜帶，更容易上手和操控，無人機測繪開始嘗試應(yīng)用于警務(wù)領(lǐng)域。刑事案件現(xiàn)場勘查不但能夠利用無人機測繪技術(shù)獲得地形、地貌和建筑物的尺寸具體信息，實現(xiàn)人工測量難以完成的場景中空間距離、體積、面積的數(shù)據(jù)測量，比如測量炸坑深度，如圖6。如圖7所示，無人機測繪技術(shù)有助于建立現(xiàn)場的三維立體模型，實現(xiàn)地形地物可視化，建立實物化三維場景。通過快速、高精度、全方位自動記錄案事件現(xiàn)場的三維場景，改善和提高現(xiàn)場調(diào)查、取證、制圖技術(shù)，提高事件現(xiàn)場三維環(huán)境分析與處理速度，建立全方位的案事件信息化記錄，提高現(xiàn)場勘查工作效率與處理能力。

圖6 無人機測繪Fig.6 Surveying and mapping by UAV

圖7 無人機測繪建立三維立體模型Fig.7 A three-dimensional view restored by UAV surveying and mapping

2 拓展應(yīng)用

雖然有部分現(xiàn)場已引入無人機航拍技術(shù)，但由于搭載設(shè)備功能和性能的限制，除能滿足基本照相和錄像需求外，勘驗效果并不理想。為實現(xiàn)應(yīng)用無人機在有毒有害等危險場景和低照度條件下的勘查應(yīng)用，滿足對整個案事件現(xiàn)場全方位、多角度的立體化勘查需求，筆者單位組織技術(shù)人員開展相關(guān)研究和應(yīng)用，目前已取得部分研究成果，供讀者參考，為重特大案事件現(xiàn)場勘驗提供強有力的技術(shù)支撐。

2.1 固體采集

在爆炸和放火現(xiàn)場，建筑物會受到不同程度的破壞，貿(mào)然勘查現(xiàn)場存在風(fēng)險。同時，還可能存在其他潛在危險，比如化工品泄漏、爆炸物未完全爆炸等。為避免現(xiàn)場勘查過程中發(fā)生次生事故，選擇遠(yuǎn)程控制無人機首先探查室內(nèi)外現(xiàn)場是否存在危險，然后根據(jù)現(xiàn)場情況，在無人機上搭載機械臂抓取現(xiàn)場塊狀或粉末狀固體物證，如圖8～9。如圖10在室內(nèi)無GPS的情況下，選擇具有光流定位等功能的無人機，保證室內(nèi)飛行安全，實現(xiàn)危樓內(nèi)的物證提取。在峽谷、高樓等人員不易到達(dá)的現(xiàn)場，同樣可以使用無人機實現(xiàn)固體物證的安全、快速提取。

圖8 無人機搭載機械臂Fig.8 UAV equipped with a mechanical arm

圖9 無人機搭載機械臂Fig.9 UAV equipped with a mechanical arm

圖10 無人機室內(nèi)飛行Fig.10 UAV flying indoors

2.2 液體采集

在化工品爆炸案事件現(xiàn)場，如圖11所示，第一時間提取疑似爆炸泄漏物有助于案事件的定性。由于難以第一時間消除危險，或案事件發(fā)生在河、海上人員難以靠近，同時為避免次生事故危害勘查人員的人身安全，如圖12可通過搭載液體采集設(shè)備，第一時間實現(xiàn)對此類現(xiàn)場的液體采集，降低此類案事件現(xiàn)場勘查提取液體過程中存在的風(fēng)險，并提高勘查效能。

圖11 某化工倉庫爆炸現(xiàn)場概貌Fig.11 Survey of one crime scene by UAV aerial photography

圖12 無人機液體取樣Fig.12 Extracting liquid by UAV

2.3 氣體采集

在爆炸和放火案事件現(xiàn)場存在氣體泄漏和化學(xué)藥劑擴散等威脅勘查人員生命安全的情形時，利用無人機搭載氣體采樣或氣體監(jiān)測模塊，針對爆炸區(qū)域或有危險氣體泄漏區(qū)域的大氣污染物成分進(jìn)行采樣和實時監(jiān)測，避免人員進(jìn)入發(fā)生危險，提高安全性，縮短響應(yīng)時間，保證勘查人員自身安全。

2.4 低照度場景攝錄

通過搭載紅外攝錄設(shè)備和輔助照明裝置，實現(xiàn)夜間等低照度環(huán)境下的現(xiàn)場勘查，解決因光線條件差難以勘查的問題。圖13是沒有輔助照明裝置在夜間拍攝的效果，圖14是無人機搭載輔助照明裝置拍攝照片的效果。對兩者拍攝效果進(jìn)行對比可以看出，無人機搭載輔助照明裝置可以為夜間突發(fā)案事件搶得第一手資料，為此類案事件現(xiàn)場第一時間開展勘查提供可能。

圖13 無輔助燈光拍攝Fig.13 Photographing with no auxiliary lighting

圖14 有輔助燈光拍攝Fig.14 Photographing with auxiliary lighting

圖15是熱成像儀拍攝效果，如圖16所示熱成像攝像頭同時具備實時測溫功能，不僅可以夜間觀察周圍環(huán)境，在爆炸案件現(xiàn)場勘查中也可提供溫度信息，有助于判斷炸點。

圖15 熱成像拍攝Fig.15 Photographing from thermal imaging

圖16 熱成像測溫Fig.16 Measuring temperature by thermal imaging

3 前景展望

將來，無人機技術(shù)在現(xiàn)場勘查領(lǐng)域的研究和應(yīng)用將不僅是搭載設(shè)備和應(yīng)用領(lǐng)域的擴充，更重要的將是面對復(fù)雜現(xiàn)場和復(fù)雜物證的精細(xì)化和智能化勘驗。引入自動駕駛和深度學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)，智慧型無人機在現(xiàn)場勘查過程中可實現(xiàn)自動規(guī)劃路徑和航程，自主搜索和發(fā)現(xiàn)物證，有效應(yīng)對不同物證固定和提取的差異化需求。屆時，智慧型無人機將作為人工勘驗的一種有效補充手段，將有限的警力解放出來。同時，隨著無人機在公安領(lǐng)域應(yīng)用的日益廣泛和深入，信息安全與危險評估是無人機應(yīng)用中一個不可回避的問題。一方面，由于無人機在公安領(lǐng)域特別是刑事案事件現(xiàn)場勘查的應(yīng)用中，將起到對案件信息，比如位置、死傷情況、作案手段等敏感信息的記錄和傳遞作用，所以，刑事案事件現(xiàn)場勘查無人機的數(shù)據(jù)安全加密是十分必要的，以防惡意攻擊。另一方面，根據(jù)現(xiàn)場勘查需要，無人機應(yīng)用場景復(fù)雜多樣，如橋梁、隧道、山區(qū)等，其飛行安全性易受氣溫、海拔、風(fēng)力、磁場及物體遮蔽等因素影響。所以，無人機應(yīng)具備應(yīng)對極端天氣與條件的能力，提高續(xù)航和避障能力，并具備針對不同場景下安全自評估能力，確保飛行安全。相信借力新科技的不斷涌現(xiàn)，無人機飛行的安全性和功能多樣性都將日趨完善。未來，無人機在刑事科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展和應(yīng)用前景將會愈加廣闊。