摘 要 在刑事偵查實訓(xùn)教學(xué)中引入虛擬仿真應(yīng)用系統(tǒng)，對全面提高公安院校學(xué)生刑事偵查能力和實現(xiàn)培養(yǎng)卓越偵查人才目標(biāo)具有重要意義。對刑事偵查實訓(xùn)教學(xué)虛擬仿真應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，可從案件偵查階段角度來對應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)容進(jìn)行模塊化設(shè)計，從數(shù)據(jù)層、功能層、接口層和用戶層四層級來進(jìn)行應(yīng)用系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計，硬件系統(tǒng)和應(yīng)用軟件構(gòu)成應(yīng)用系統(tǒng)平臺。建模技術(shù)、場景調(diào)度技術(shù)、立體顯示技術(shù)和人機(jī)交互技術(shù)是該應(yīng)用系統(tǒng)實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞 刑事偵查 實訓(xùn)教學(xué) 虛擬仿真 應(yīng)用系統(tǒng)

基金項目：湖北省教育廳教育科學(xué)規(guī)劃一般課題“刑事偵查實訓(xùn)教學(xué)虛擬仿真應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)”（項目編號：2018GB040）階段性成果。

作者簡介：裴煜，湖北警官學(xué)院偵查系副教授。

中圖分類號：G642 ???????????????????????????????????????????????????????????文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ???????????? ???????????DOI：10.19387/j.cnki.1009-0592.2019.04.215

虛擬仿真具有人機(jī)交互、沉浸性、仿真性和操作人員自主性強等優(yōu)點，在醫(yī)學(xué)等教育領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。近年來，虛擬仿真技術(shù)在公安教育領(lǐng)域的應(yīng)用也引起了學(xué)者們關(guān)注，普遍認(rèn)為刑事偵查虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)是繼傳統(tǒng)實體實踐教學(xué)后又一重要實踐教學(xué)方法，對全面提高公安院校學(xué)生刑事偵查能力和實現(xiàn)培養(yǎng)卓越偵查人才目標(biāo)具有重要意義。眾所周知，刑事偵查虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)往往是通過虛擬仿真應(yīng)用系統(tǒng)來實現(xiàn)的，因此，科學(xué)設(shè)計開發(fā)刑事偵查虛擬仿真應(yīng)用系統(tǒng)是實現(xiàn)虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)的關(guān)鍵。基于此，本文對刑事偵查實訓(xùn)教學(xué)虛擬仿真應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)容設(shè)計、構(gòu)架設(shè)計和實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行初步探討。

一、刑事偵查實訓(xùn)教學(xué)虛擬仿真應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)容設(shè)計

虛擬仿真應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)容設(shè)計與其應(yīng)用目的密切相關(guān)，應(yīng)用目的決定了系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容。同樣，刑事偵查實訓(xùn)教學(xué)虛擬仿真應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)容設(shè)計應(yīng)緊緊圍繞公安院校偵查人才培養(yǎng)目標(biāo)來進(jìn)行，而培養(yǎng)適應(yīng)新時期偵查工作實踐需要的、具有一定偵查能力的應(yīng)用型人才是全國公安院校偵查專業(yè)人才培養(yǎng)共同目標(biāo)，因此，在對刑事偵查實訓(xùn)教學(xué)虛擬仿真應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)容設(shè)計時，應(yīng)緊緊圍繞案件偵查階段來進(jìn)行模塊化設(shè)計。依據(jù)我國刑事訴訟法規(guī)定，一起完整的刑事案件偵破，往往要經(jīng)過案件受理、現(xiàn)場勘查、立案、偵查措施實施和偵查終結(jié)等階段，因此，筆者認(rèn)為要達(dá)到全面提升公安院校學(xué)生刑事偵查能力和實現(xiàn)培養(yǎng)卓越偵查人才目標(biāo)，刑事偵查實訓(xùn)教學(xué)虛擬仿真應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)容設(shè)計應(yīng)包括以下模塊。

（一） 案件受理模塊

該模塊內(nèi)容包括被害人對公安機(jī)關(guān)進(jìn)行報案、控告、舉報;受理案件人員對報案人等進(jìn)行初步詢問并制作詢問筆錄、錄音;制作《受理案件登記表》并出具回執(zhí);對領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行內(nèi)部匯報請示，并安排偵查人員出現(xiàn)場等。

（二）犯罪現(xiàn)場勘查模塊

該模塊由現(xiàn)場保護(hù)、現(xiàn)場勘驗、現(xiàn)場訪問、現(xiàn)場記錄、現(xiàn)場分析和現(xiàn)場勘查信息錄入等單元構(gòu)成。現(xiàn)場保護(hù)單元包括對現(xiàn)場保護(hù)范圍劃定、現(xiàn)場保護(hù)措施采取等;現(xiàn)場勘驗單元包括現(xiàn)場勘驗范圍確定以及對犯罪現(xiàn)場上足跡、手印、血跡、作案工具等痕跡物品進(jìn)行尋找、發(fā)現(xiàn)、提取、包裝等;現(xiàn)場訪問單元包括對被害人、其他知情人進(jìn)行詢問并制作詢問筆錄;現(xiàn)場記錄單元包括運用筆錄、文字、照相、錄像、錄音方式對現(xiàn)場勘查過程及現(xiàn)場上痕跡物品進(jìn)行記錄固定;現(xiàn)場分析單元包括對案件性質(zhì)、案發(fā)時間、案發(fā)地點、作案人人數(shù)、作案人特征、作案工具、作案過程、作案動機(jī)和目的、偵查方向和范圍進(jìn)行分析判斷等;現(xiàn)場勘查信息錄入單元包括將現(xiàn)場勘查信息錄入勘查信息系統(tǒng)，上網(wǎng)比對查詢等。

（三）立案模塊

該模塊內(nèi)容包括對案件初查內(nèi)容從立案程序條件、事實條件和管轄條件等方面進(jìn)行審查判斷;對于有證據(jù)證明犯罪事實發(fā)生、需要追究行為人刑事責(zé)任并屬于自己管轄的案件，制作《呈請立案報告書》《立案決定書》和《立案回執(zhí)》等法律文書。

（四）偵查措施模塊

該模塊由調(diào)查訪問等傳統(tǒng)偵查措施、視頻偵查等現(xiàn)代新型偵查措施、跟蹤密捕等緝捕措施、手印鑒定等物證技術(shù)和偵查訊問等單元構(gòu)成。傳統(tǒng)偵查措施單元包括對被害人親屬、同事、親朋好友、鄰居等訪問對象進(jìn)行深入調(diào)查;在劃定的偵查范圍進(jìn)行摸底排查;對案件相關(guān)財物進(jìn)行贓物控制;對系列案件進(jìn)行并案偵查;進(jìn)行偵查實驗等。現(xiàn)代新型偵查措施單元包括視頻偵查、通信偵控等。緝捕措施單元包括通緝通報、追擊堵截、跟蹤守候、網(wǎng)上追逃、拘留逮捕等。物證技術(shù)單元包括對抓獲的犯罪嫌疑人進(jìn)行人身辨認(rèn);手印、腳印、血跡等生物物證技術(shù)鑒定;對現(xiàn)場殘留物進(jìn)行理化檢驗鑒定;對現(xiàn)場上殘留文字進(jìn)行文件鑒定等。偵查訊問單元包括對犯罪嫌疑人權(quán)利義務(wù)告知、初訊、續(xù)訊和結(jié)束訊。

（五）偵查終結(jié)模塊

該模塊內(nèi)容包括對案件偵查中獲取的物證、書證等各種證據(jù)材料，依據(jù)證據(jù)的“三性”進(jìn)行審查判斷;依據(jù)查明的案件事實，科學(xué)構(gòu)建證據(jù)體系;對查封、扣押的犯罪嫌疑人相關(guān)財物文件隨案隨送，對與案件無關(guān)的物品及時返還原持有人;制作《偵查終結(jié)報告》《起訴意見書》等。

二、刑事偵查實訓(xùn)教學(xué)虛擬仿真應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)計

刑事偵查實訓(xùn)教學(xué)虛擬仿真應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)計主要包括應(yīng)用系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計和平臺構(gòu)建兩個方面，具體而言。

（一）刑事偵查實訓(xùn)教學(xué)虛擬仿真應(yīng)用系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計

為了保證虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)順利進(jìn)行，同時增強實訓(xùn)人員實訓(xùn)過程中的沉浸性，營造出實訓(xùn)人員與環(huán)境交互體驗的虛擬世界，在對刑事偵查實訓(xùn)教學(xué)虛擬仿真應(yīng)用系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計時，可以借用其他成熟虛擬仿真應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計方法，即采用數(shù)據(jù)層、功能層、接口層和用戶層等四層架構(gòu)方式進(jìn)行設(shè)計。①其中，數(shù)據(jù)層包括數(shù)據(jù)存儲層和數(shù)據(jù)訪問層，主要解決刑事偵查虛擬仿真基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲方法;功能層支撐整個刑事偵查虛擬仿真實訓(xùn)過程中的各類數(shù)據(jù)的獲取、訪問、創(chuàng)建、管理與應(yīng)用工作;接口層負(fù)責(zé)刑事偵查虛擬仿真應(yīng)用系統(tǒng)與輕量化模型管理系統(tǒng)等的數(shù)據(jù)集成，為沉浸式虛擬仿真應(yīng)用系統(tǒng)提供交互設(shè)備的訪問與控制，實現(xiàn)實訓(xùn)人員與虛擬案件現(xiàn)場環(huán)境間交互;用戶層主要提供刑事偵查虛擬仿真實訓(xùn)人員、教師等系統(tǒng)管理人員使用該系統(tǒng)的操作界面。通過用戶層，虛擬仿真實訓(xùn)人員運用控件來加載顯示虛擬環(huán)境，保障虛擬仿真實訓(xùn)活動順序進(jìn)行。同時，教學(xué)實訓(xùn)管理人員進(jìn)行教學(xué)過程有效管理功能，包括實訓(xùn)教學(xué)安排、實訓(xùn)結(jié)果的批改、實訓(xùn)成績統(tǒng)計查詢等。

（二）刑事偵查實訓(xùn)教學(xué)虛擬仿真應(yīng)用系統(tǒng)平臺構(gòu)建

刑事偵查實訓(xùn)教學(xué)虛擬仿真系統(tǒng)應(yīng)用離不開系統(tǒng)平臺。因此，在刑事偵查實訓(xùn)教學(xué)虛擬仿真應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)中，應(yīng)科學(xué)構(gòu)建應(yīng)用系統(tǒng)平臺。刑事偵查實訓(xùn)教學(xué)虛擬仿真應(yīng)用系統(tǒng)平臺由硬件系統(tǒng)和應(yīng)用軟件組成。刑事偵查實訓(xùn)教學(xué)虛擬仿真應(yīng)用系統(tǒng)上述模塊內(nèi)容，可以全部或部分地通過硬件系統(tǒng)和應(yīng)用軟件來實現(xiàn)。

1.硬件系統(tǒng)。虛擬仿真應(yīng)用系統(tǒng)離不開硬件支持。只有在硬件輔助下，虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)優(yōu)越性才能最大限度地發(fā)揮出來。同時，硬件設(shè)備也是應(yīng)用軟件功能有效發(fā)揮前提。良好穩(wěn)定的硬件系統(tǒng)，應(yīng)用軟件功能才能高效實現(xiàn)。硬件設(shè)備功能水平需要根據(jù)具體的虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)任務(wù)來進(jìn)行比配選擇。當(dāng)前刑事偵查虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)基本操作部件是計算機(jī)。由于需要滿足實時交互與漫游，用于虛擬實訓(xùn)教學(xué)的計算機(jī)主機(jī)對圖形加速卡有較高要求，須采用128MB圖形加速卡和1GB內(nèi)存，主頻采用2GB以上。此外，接口微處理器部分的主控芯片須采用16頂級單片機(jī)來實現(xiàn)控制信號的識別和數(shù)據(jù)采集，并通過Windows串口API函數(shù)，完成單片機(jī)與主機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信。

2.應(yīng)用軟件。當(dāng)前用于構(gòu)造虛擬仿真環(huán)境并與之進(jìn)行高級交互的典型軟件主要有MultiGen、AutoCAD、3ds max和Lightwave3D。這些軟件各有優(yōu)缺點，如MultiGen是在圖形工作站上比較知名的實時三維模型建模工具軟件系統(tǒng) ，具有性能良好、穩(wěn)定性強、系統(tǒng)可靠等優(yōu)點，確保實時三維性能和交互性的邏輯關(guān)系，在提供優(yōu)質(zhì)視覺同時優(yōu)化內(nèi)存占用。AutoCAD是一個開放型的CAD軟件包，具有繪制圖形精度高、完善的圖形繪制功能和編輯功能等優(yōu)點，與3ds max相較，也具有燈光渲染和動畫功能不足等缺點。3ds max具有插件多、多線程運算能力和動畫能力豐富等優(yōu)點，同時也具有渲染質(zhì)感相對較差等缺點。Lightwave3D是全球唯一支持大多數(shù)工作平臺的3D軟件，具有操作簡單、渲染質(zhì)感強等優(yōu)點，同時也具有功能不夠完善、造型動作不靈活等缺點。②

三、刑事偵查實訓(xùn)教學(xué)虛擬仿真應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)

（一）建模技術(shù)

虛擬仿真環(huán)境建模是整個虛擬仿真應(yīng)用系統(tǒng)建立的基礎(chǔ)。設(shè)計開發(fā)任何性質(zhì)的教學(xué)實訓(xùn)虛擬仿真應(yīng)用系統(tǒng)，首先要創(chuàng)造一個包括三維模型、場景和聲音等在內(nèi)的虛擬仿真環(huán)境。同樣，在刑事偵查實訓(xùn)教學(xué)虛擬仿真應(yīng)用系統(tǒng)中，首先要運用建模技術(shù)來構(gòu)建室內(nèi)現(xiàn)場、室外建筑物、道路、人體等三維模型。建立模型即創(chuàng)立和管理一個系統(tǒng)的表示，系統(tǒng)模型可以用圖形或符號定義，也可以完全描述性的定義。③刑事偵查教學(xué)實訓(xùn)虛擬仿真環(huán)境建模主要包括幾何建模、運動建模、物理建模和對象行為建模等三維視覺建模，往往通過3DSmax工具來實現(xiàn)。

（二）場景調(diào)度技術(shù)

在刑事偵查虛擬仿真教學(xué)實訓(xùn)過程中，需要根據(jù)案情在虛擬仿真環(huán)境中建立數(shù)量眾多、形態(tài)各異的三維模型。在不降低場景顯示質(zhì)量的情況下，盡量簡化場景物體的表示，減少渲染場景的算法時間，降低空間復(fù)雜度，并同時減少繪制場景物體所需要的設(shè)備資源和處理時間，這就需要運用場景調(diào)度技術(shù)進(jìn)行場景管理。在刑事偵查教學(xué)實訓(xùn)虛擬仿真應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計中，場景的組織與管理一般是通過場景圖來完成，將場景中各種數(shù)據(jù)以圖的形式組織在一起的管理方式來實現(xiàn)。

（三）立體顯示技術(shù)

立體顯示技術(shù)在刑事偵查教學(xué)實施虛擬仿真應(yīng)用系統(tǒng)中應(yīng)用，能在一定程度上給實訓(xùn)人員以身臨其境的感受，可以真實地重現(xiàn)客觀世界的景像，表現(xiàn)圖像的深度感、層次感和真實性。④目前在虛擬仿真應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)中，成熟的立體顯示技術(shù)有分色技術(shù)、分光技術(shù)、分時技術(shù)、光柵技術(shù)和360度全息顯示技術(shù)等。使用分色技術(shù)、分光技術(shù)和分時技術(shù)立體顯示的虛擬仿真對象需要專用眼鏡觀看，而使用光柵技術(shù)和360度全息顯示技術(shù)顯示的虛擬仿真對象適于裸眼觀看。這些顯示技術(shù)各有優(yōu)點和局限性，在刑事偵查教學(xué)實訓(xùn)虛擬仿真應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計中應(yīng)用何種顯示技術(shù)，取決于應(yīng)用者的需求。

（四）人機(jī)交互技術(shù)

在刑事偵查教學(xué)實訓(xùn)虛擬仿真應(yīng)用系統(tǒng)中，要實現(xiàn)人機(jī)之間交互，往往依賴于交互技術(shù)，這也是刑事偵查教學(xué)實訓(xùn)虛擬仿真應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)的核心技術(shù)。通過交互技術(shù)，實訓(xùn)人員才能依據(jù)視覺、聽覺、觸覺、味覺和方向感等交互通道，通過數(shù)據(jù)手套、頭盔、鍵盤等各種傳感器與虛擬環(huán)境進(jìn)行交互，保證刑事偵查虛擬教學(xué)實訓(xùn)順利進(jìn)行。常見的人機(jī)交互技術(shù)有基于傳統(tǒng)的硬件設(shè)備、語音識別、觸控、動作識別和眼動追蹤等技術(shù)。不同的人機(jī)交互技術(shù)，給予參與刑事偵查虛擬仿真實訓(xùn)人員不同體驗。

注釋：

①李麗，武照云.汽車啟動電路故障檢測虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)計.實驗室研究與探索.2016（10）.

②③張菁，張?zhí)祚Y，陳懷友.虛擬現(xiàn)實技術(shù)及應(yīng)用.北京：清華大學(xué)出版社.2014：71，30.

④孫超.幾種立體顯示技術(shù)的研究.計算機(jī)仿真.2008（4）.