劉 猛,王斌杰,殷克華,王啟超

(1.浙江警察學(xué)院,浙江 杭州 310053)(2.浙江省公安廳,浙江 杭州 310009)(3.桐鄉(xiāng)市公安局,浙江 桐鄉(xiāng) 314500)

為學(xué)習(xí)貫徹落實(shí)習(xí)近平總書(shū)記關(guān)于強(qiáng)化實(shí)踐育人工作的重要指示精神和全國(guó)高校思想政治工作會(huì)議精神,以及《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃(2011-2020年)》《教育信息化“十三五”規(guī)劃》和《教育部關(guān)于開(kāi)展國(guó)家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)工作的通知(教高函〔2018〕5號(hào))》等一系列與教育信息化相關(guān)文件的要求,高校教師應(yīng)樹(shù)立教育信息化的理念,將教育信息化擺在支撐引領(lǐng)教育現(xiàn)代化的戰(zhàn)略地位,寫(xiě)好教育“奮進(jìn)之筆”,探索現(xiàn)代信息技術(shù)與教育的全面深度融合,以信息化引領(lǐng)教育理念和教育模式的創(chuàng)新,充分發(fā)揮教育信息化在教育改革和發(fā)展中的支撐與引領(lǐng)作用,增強(qiáng)學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

2018年,公安部下發(fā)了有關(guān)加強(qiáng)公安院校公安專業(yè)人才現(xiàn)場(chǎng)勘查能力建設(shè)的相關(guān)文件,文件強(qiáng)調(diào),要加強(qiáng)公安院校公安專業(yè)人才現(xiàn)場(chǎng)勘查能力的建設(shè),要求凡是公安院校公安專業(yè)學(xué)生都要學(xué)習(xí)犯罪現(xiàn)場(chǎng)勘查課程。這不僅為公安院校犯罪現(xiàn)場(chǎng)勘查課程帶來(lái)了新的挑戰(zhàn),也給本就緊張的現(xiàn)場(chǎng)勘查實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地帶來(lái)了更大的壓力。

根據(jù)黨中央的決策部署和教育部、公安部的要求,結(jié)合公安院校犯罪現(xiàn)場(chǎng)勘查教學(xué)、實(shí)訓(xùn)等實(shí)際情況,將基于三維激光掃描的虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用到犯罪現(xiàn)場(chǎng)勘查課程的教學(xué)實(shí)訓(xùn)中,努力創(chuàng)新信息化教學(xué)與學(xué)習(xí)方式,提升個(gè)性化互動(dòng)教學(xué)水平,積極探索信息技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合,依靠信息技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)對(duì)犯罪現(xiàn)場(chǎng)勘查課程相關(guān)教學(xué)資源進(jìn)行數(shù)字化建設(shè)、對(duì)教學(xué)實(shí)訓(xùn)進(jìn)行改革創(chuàng)新,成為了全面提升公安院校公安專業(yè)人才現(xiàn)場(chǎng)勘查能力、解決學(xué)校實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地緊張的一條切實(shí)可行的路徑。

一、技術(shù)原理與實(shí)踐應(yīng)用

將三維建模應(yīng)用到犯罪現(xiàn)場(chǎng)分析重建的案例屢見(jiàn)不鮮,特別是在彈道分析、[1]血跡分析[2]上的應(yīng)用,依靠的主要技術(shù)包括基于圖象建模、計(jì)算機(jī)模擬建模等。三維激光掃描技術(shù)在三維建模領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越常見(jiàn),該技術(shù)又稱“實(shí)景復(fù)制技術(shù)”,它提供了一種快速、直接、高精度獲取高密度、點(diǎn)云式三維空間信息的技術(shù)手段,三維激光掃描技術(shù)在犯罪現(xiàn)場(chǎng)分析重建中的應(yīng)用成為了近年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。

國(guó)外的研究不僅對(duì)三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)勘查的場(chǎng)景和方法進(jìn)行了探討,而且還對(duì)該技術(shù)應(yīng)用的法律適應(yīng)性、使用成本等進(jìn)行了深入研究。2010年,波蘭的Krzysztof探究了利用三維激光掃描技術(shù)進(jìn)行犯罪現(xiàn)場(chǎng)重建的可能性,還探討了該技術(shù)在證據(jù)收集中的法律基礎(chǔ),他在論文中總結(jié)了三維激光掃描技術(shù)具有精確、客觀、非接觸、無(wú)損檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn),并得出了三維激光掃描技術(shù)適用于犯罪現(xiàn)場(chǎng)重建分析,并且符合相關(guān)法律規(guī)定要求的結(jié)論。[3]2012年,意大利的Barazzetti L比較了三維激光掃描和攝影測(cè)量?jī)煞N用于快速記錄事故或犯罪等復(fù)雜場(chǎng)景的技術(shù)。三維激光掃描技術(shù)允許通過(guò)密集的點(diǎn)云對(duì)復(fù)雜場(chǎng)景進(jìn)行快速幾何重建,并且根據(jù)區(qū)域大小使用不同種類的掃描儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,以達(dá)到所需的詳細(xì)程度;攝影測(cè)量技術(shù)既可以用于幾何重建,也可以達(dá)到激光掃描的真實(shí)感紋理。攝影測(cè)量更注重小細(xì)節(jié),激光掃描提供了更全面的整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)的幾何視圖。最后還在論文中分享了兩種技術(shù)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。[4]瑞士的Ursula在2013年的論文中列舉了借助三維激光掃描技術(shù)用于確定案件性質(zhì)的兩起案件。一起槍擊案件和一起汽車(chē)撞擊案件,作案人是否主觀故意成為法庭上的爭(zhēng)辯焦點(diǎn),案件性質(zhì)無(wú)法確定,給法庭審判帶來(lái)了困難。最后利用三維激光掃描技術(shù)和真實(shí)的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)成功地對(duì)犯罪現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了分析與重建,為案件定性做出了重大貢獻(xiàn)。[5]三維激光掃描技術(shù)也被應(yīng)用于交通肇事現(xiàn)場(chǎng)的分析重建中,2020年英格蘭的Waltraud利用三維激光掃描技術(shù)分析重建了一起致命的行人車(chē)輛碰撞事故,成功地還原了交通事故現(xiàn)場(chǎng),確定了事故性質(zhì)。[6]

近年來(lái),三維成像技術(shù)功能愈發(fā)強(qiáng)大,幫助現(xiàn)場(chǎng)勘查人員突破了許多傳統(tǒng)方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)的瓶頸制約,越來(lái)越多的重大案事件開(kāi)始應(yīng)用該技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)分析重建。作為一種相對(duì)較新的法庭科學(xué)技術(shù),2018年澳大利亞的Domenic從不同角度論證了該技術(shù)的有效性以及法律適用性,以指導(dǎo)和促進(jìn)三維成像技術(shù)在犯罪現(xiàn)場(chǎng)分析重建等法庭科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展。[7]同時(shí)，隨著全球越來(lái)越多的犯罪現(xiàn)場(chǎng)勘查部門(mén)采用三維激光掃描技術(shù)協(xié)助案件勘查,該技術(shù)居高不下的使用成本成為了一個(gè)令人詬病的話題。2019年,美國(guó)的Tredinnick開(kāi)發(fā)了一種三維激光掃描的成本效益分析算法對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行了深入研究。該算法基于真實(shí)三維掃描結(jié)果和一個(gè)由犯罪現(xiàn)場(chǎng)勘查人員組成的小組對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的討論結(jié)果,對(duì)開(kāi)發(fā)的成本效益算法進(jìn)行了10萬(wàn)計(jì)數(shù)的蒙特卡羅模擬,得出的結(jié)果可以更好解釋三維激光掃描技術(shù)在犯罪現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查中的成本效益問(wèn)題。[8]

國(guó)內(nèi)對(duì)三維激光掃描技術(shù)的研究也是先從實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用出發(fā),再不斷深入研究，提升應(yīng)用效果，拓展應(yīng)用場(chǎng)景。蔡能斌于2011年就提出了利用三維激光掃描技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)重建的技術(shù)方法。該方法首先使用三維激光掃描儀對(duì)犯罪現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,獲取現(xiàn)場(chǎng)三維點(diǎn)云數(shù)據(jù),然后根據(jù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)建模和動(dòng)畫(huà)模擬,可以精確地還原重現(xiàn)犯罪過(guò)程,具有較強(qiáng)的交互性和沉浸感。[9]2017年,劉晉對(duì)基于三維激光掃描技術(shù)的犯罪現(xiàn)場(chǎng)重建進(jìn)行了研究,介紹了三維激光掃描設(shè)備的分類和具體的三維激光掃描技術(shù)流程,并根據(jù)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)按照犯罪現(xiàn)場(chǎng)的范圍大小提出了不同的三維重建方案。[10]

也有國(guó)內(nèi)外研究人員將三維激光掃描技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的融合進(jìn)行了研究,并取得了不錯(cuò)的效果。2018年,Ren Pu利用包括三維激光掃描、基于圖像的建模和軟件建模等各種流行的技術(shù),構(gòu)建了室內(nèi)犯罪現(xiàn)場(chǎng)的三維模型集合,綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、基于草圖的建模和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),開(kāi)發(fā)了一種成本低、速度快，適用于現(xiàn)場(chǎng)分析與重建的三維犯罪現(xiàn)場(chǎng)呈現(xiàn)方法和交互式實(shí)時(shí)虛擬漫游應(yīng)用程序,并通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證了該方法的可行性和有效性。[11]左倪娜于2019年將三維激光掃描技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)融合應(yīng)用于犯罪現(xiàn)場(chǎng)分析與重建,提出了利用三維激光掃描進(jìn)行犯罪場(chǎng)景重建和利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景漫游的設(shè)計(jì)思路,并結(jié)合實(shí)例探討了對(duì)小范圍、中型規(guī)模和大型規(guī)模的犯罪現(xiàn)場(chǎng)重建的技巧和經(jīng)驗(yàn)。[12]2019年,Wang Jinming利用不同的三維激光掃描設(shè)備對(duì)犯罪現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行多角度、全方位的三維空間數(shù)據(jù)采集,并使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)掃描現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行沉浸式的呈現(xiàn),通過(guò)專家經(jīng)驗(yàn)和計(jì)算機(jī)輔助工具相結(jié)合對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的各項(xiàng)證據(jù)進(jìn)行解釋,從而實(shí)現(xiàn)犯罪現(xiàn)場(chǎng)的分析重建,取得了令人滿意的效果。論文還通過(guò)一起真實(shí)案件的具體應(yīng)用,證明了基于激光掃描的三維成像技術(shù)的應(yīng)用有助于對(duì)案件進(jìn)行更加深刻的現(xiàn)場(chǎng)分析與調(diào)查。[13]

三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用于交通事故現(xiàn)場(chǎng)分析重建也是國(guó)內(nèi)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。2017年,孫杰運(yùn)用三維激光掃描技術(shù)結(jié)合多剛體動(dòng)力學(xué)和遺傳算法優(yōu)化,對(duì)一起汽車(chē)與自行車(chē)碰撞的交通事故進(jìn)行了分析與重現(xiàn),為法醫(yī)學(xué)死因鑒定提供了生物力學(xué)依據(jù),在交通事故責(zé)任認(rèn)定、致傷和死因分析鑒定上具有應(yīng)用價(jià)值。[14]李勝東、章雪團(tuán)隊(duì)于2018年利用三維激光掃描技術(shù)對(duì)交通事故現(xiàn)場(chǎng)掃描記錄后進(jìn)行分析重建,成功還原了事故發(fā)生過(guò)程。[15]其團(tuán)隊(duì)后續(xù)于2020年還開(kāi)展了三維激光掃描和計(jì)算機(jī)技術(shù)在還原事故現(xiàn)場(chǎng)、事故過(guò)程重建及駕乘關(guān)系鑒定中的應(yīng)用研究,使用三維激光掃描技術(shù)對(duì)一起交通事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行記錄,再結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)、人體損傷對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)分析重建,確定了事故過(guò)程和車(chē)內(nèi)人員運(yùn)動(dòng)軌跡。[16]2021年,繆啟鋒利用三維激光掃描設(shè)備對(duì)標(biāo)記后的事故現(xiàn)場(chǎng)掃描記錄,運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)采集的高精度點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行建模,準(zhǔn)確、高效地還原了特定瞬間的事故現(xiàn)場(chǎng),為事故現(xiàn)場(chǎng)重現(xiàn)提供了一種科學(xué)有效的方法。[17]

從目前了解的情況來(lái)看,全國(guó)公安院校少有將三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用到犯罪現(xiàn)場(chǎng)勘查課程的教學(xué)過(guò)程中。浙江警察學(xué)院犯罪現(xiàn)場(chǎng)勘查課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)與校局合作實(shí)戰(zhàn)部門(mén)于2018年就開(kāi)始研究將三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用于犯罪現(xiàn)場(chǎng)勘查實(shí)戰(zhàn),在研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)三維激光掃描獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)難以體現(xiàn)犯罪現(xiàn)場(chǎng)豐富的紋理細(xì)節(jié),生成的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)可視化效果達(dá)不到犯罪現(xiàn)場(chǎng)勘查的要求。為解決這個(gè)問(wèn)題,團(tuán)隊(duì)一方面從算法上對(duì)生成的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化,另一方面進(jìn)行重點(diǎn)技術(shù)攻關(guān),提出了運(yùn)用數(shù)據(jù)融合的方法解決三維模型傳統(tǒng)頂點(diǎn)著色渲染存在數(shù)據(jù)體量大、渲染效果差等問(wèn)題。

全景影像數(shù)據(jù)是由一系列多視角圖像構(gòu)成,可記錄場(chǎng)景全視角下完整且真實(shí)的影像信息,能夠?yàn)橛脩籼峁┥砼R其境的視覺(jué)體驗(yàn),彌補(bǔ)了三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)可視化效果不佳的缺陷,而且三維激光掃描設(shè)備可以同時(shí)采集點(diǎn)云數(shù)據(jù)和全景影像數(shù)據(jù)。因此,團(tuán)隊(duì)提出了將激光點(diǎn)云和全景影像數(shù)據(jù)融合生成清晰紋理的方法。該方法利用全景球模型將多站全景影像在空間上運(yùn)用反距離加權(quán)方法進(jìn)行顏色域融合,同時(shí)計(jì)算紋理像素點(diǎn)的空間映射點(diǎn)到全景球中心的通視遮擋,并進(jìn)行紋理圖像空白填充,完成三維點(diǎn)云與全景影像的數(shù)據(jù)融合,實(shí)現(xiàn)三維點(diǎn)云與全景影像快速結(jié)合生成高清紋理圖像,減小最終整體數(shù)據(jù)的體量,提升視覺(jué)效果,更加符合犯罪現(xiàn)場(chǎng)勘查實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用的要求。[18]

使用三維激光掃描設(shè)備同步采集現(xiàn)場(chǎng)的點(diǎn)云和全景影像數(shù)據(jù),利用開(kāi)發(fā)建設(shè)的平臺(tái)軟件將海量三維點(diǎn)云信息與超高分辨率的全景影像數(shù)據(jù)有機(jī)融合,集成三維激光掃描技術(shù)超高的精密度和全景數(shù)據(jù)優(yōu)異的可視化效果,能夠更加準(zhǔn)確、客觀地對(duì)犯罪現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行記錄和展示,滿足犯罪現(xiàn)場(chǎng)勘查的要求,也為后續(xù)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)奠定了良好基礎(chǔ)。在國(guó)內(nèi)公安院校相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的實(shí)踐應(yīng)用中,浙江警察學(xué)院是目前少有的將此研究成果應(yīng)用到犯罪現(xiàn)場(chǎng)勘查課程理論和實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的高校。

二、浙江警察學(xué)院虛擬犯罪現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中心的建設(shè)及應(yīng)用

犯罪現(xiàn)場(chǎng)勘查是一門(mén)集偵查學(xué)、刑事科學(xué)技術(shù)學(xué)、訴訟法學(xué)等多學(xué)科于一體的交叉學(xué)科,不但理論性強(qiáng),而且具有極強(qiáng)的操作性和實(shí)戰(zhàn)性。目前全國(guó)公安院校普遍存在犯罪現(xiàn)場(chǎng)勘查實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地不足的困境,而浙江警察學(xué)院根據(jù)教育信息化發(fā)展的要求,結(jié)合學(xué)校具體情況,利用三維激光掃描虛擬仿真技術(shù)對(duì)犯罪現(xiàn)場(chǎng)勘查課程進(jìn)行數(shù)字化建設(shè)和虛擬仿真教學(xué)改革創(chuàng)新,開(kāi)發(fā)建設(shè)了虛擬犯罪現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中心。

(一)虛擬犯罪現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中心的建設(shè)

1.建設(shè)理念。傳統(tǒng)的犯罪現(xiàn)場(chǎng)勘查實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地是以實(shí)物為主的實(shí)體模擬現(xiàn)場(chǎng),利用有限的場(chǎng)地資源最大可能地還原最常見(jiàn)的犯罪現(xiàn)場(chǎng)類型,用于教師教學(xué)和學(xué)生實(shí)訓(xùn)。傳統(tǒng)的模擬犯罪現(xiàn)場(chǎng)具有一定的局限性,例如受限于場(chǎng)地原因,涵蓋的犯罪現(xiàn)場(chǎng)類型有限,模擬犯罪現(xiàn)場(chǎng)更新繁瑣,更新周期長(zhǎng)且成本高,無(wú)法緊跟犯罪形勢(shì)的變化,對(duì)犯罪現(xiàn)場(chǎng)勘查教學(xué)的設(shè)計(jì)更新有一定的影響,教師無(wú)法與時(shí)俱進(jìn)地更新模擬現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行相關(guān)的實(shí)訓(xùn)教學(xué),學(xué)校也沒(méi)有更多的場(chǎng)地供教師去布置、更新模擬現(xiàn)場(chǎng)。近年市面上的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)產(chǎn)品基本都是公司搭建的固定的犯罪現(xiàn)場(chǎng)模型,更新模型又要增加投入,不是一個(gè)綠色、可持續(xù)的發(fā)展道路。

浙江警察學(xué)院犯罪現(xiàn)場(chǎng)勘查課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)基于前期的研究成果,創(chuàng)新虛擬仿真的理念和思路,提出將常見(jiàn)的犯罪現(xiàn)場(chǎng)、物證利用三維激光掃描技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、建模,建立一個(gè)常見(jiàn)的數(shù)字化的虛擬犯罪現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中心,內(nèi)設(shè)常見(jiàn)犯罪現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)和物證數(shù)據(jù)庫(kù),包括一些經(jīng)典案件的現(xiàn)場(chǎng)和物證。由于基于三維激光掃描建立的數(shù)字化虛擬犯罪現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中心僅由數(shù)據(jù)構(gòu)成,只會(huì)占據(jù)硬盤(pán)的空間,不會(huì)占據(jù)真實(shí)空間,因此，對(duì)于實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地緊張的學(xué)校來(lái)說(shuō)是個(gè)絕佳的選擇,完美地解決了實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地不足、模擬犯罪現(xiàn)場(chǎng)更新不及時(shí)的問(wèn)題,對(duì)傳統(tǒng)實(shí)體模擬現(xiàn)場(chǎng)是很好的補(bǔ)充。而且浙江越來(lái)越多的公安基層單位開(kāi)始將三維激光掃描技術(shù)運(yùn)用到一些重特大案件的現(xiàn)場(chǎng)勘查中去,為數(shù)字化的犯罪現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)的持續(xù)建設(shè)提供了便捷條件。教學(xué)團(tuán)隊(duì)將實(shí)戰(zhàn)部門(mén)采集到的數(shù)據(jù)加工處理后充實(shí)到虛擬犯罪現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中心數(shù)據(jù)庫(kù)中,模擬真實(shí)現(xiàn)場(chǎng)將會(huì)給犯罪現(xiàn)場(chǎng)勘查教學(xué)和實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)帶來(lái)巨大幫助,真正做到依托校局合作模式,實(shí)現(xiàn)實(shí)戰(zhàn)促教學(xué)、教學(xué)助實(shí)戰(zhàn)的效果。將數(shù)字化虛擬犯罪現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中心和傳統(tǒng)模擬犯罪現(xiàn)場(chǎng)有機(jī)結(jié)合,可以更有效地提升學(xué)生的犯罪現(xiàn)場(chǎng)勘查能力。同時(shí)，為了貫徹綠色、可持續(xù)發(fā)展的虛擬仿真項(xiàng)目建設(shè)理念,團(tuán)隊(duì)提出開(kāi)發(fā)具有自由創(chuàng)建犯罪現(xiàn)場(chǎng)、線上布置現(xiàn)場(chǎng)、勘驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)功能的平臺(tái)。教師可以根據(jù)教學(xué)需求在數(shù)字化的虛擬犯罪現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中心創(chuàng)建新的犯罪現(xiàn)場(chǎng)、線上布置現(xiàn)場(chǎng)并向?qū)W生發(fā)布勘驗(yàn)任務(wù),而不是再增加投入進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)模型更新,開(kāi)發(fā)建設(shè)的不單純是某一個(gè)虛擬犯罪現(xiàn)場(chǎng)勘查的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目,而是創(chuàng)作虛擬仿真實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的工具,有利于真正實(shí)現(xiàn)綠色、可持續(xù)發(fā)展。

2.建設(shè)情況。根據(jù)相關(guān)文件要求,依托教學(xué)改革項(xiàng)目,積極開(kāi)展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)建設(shè)。目前，浙江警察學(xué)院已經(jīng)完成了虛擬犯罪現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中心一期三維犯罪現(xiàn)場(chǎng)分析重建平臺(tái)的建設(shè)。平臺(tái)具有測(cè)量、痕跡物證標(biāo)注、拍照、漫游以及一鍵生成現(xiàn)場(chǎng)圖等功能,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)犯罪現(xiàn)場(chǎng)信息的加工和處理。平臺(tái)提供了便捷的人機(jī)交互手段,可流暢地在三維實(shí)景中以VR和第一人稱視角自由漫游,提供更強(qiáng)的代入感,使學(xué)生猶如身在現(xiàn)場(chǎng),有利于增強(qiáng)對(duì)犯罪現(xiàn)場(chǎng)的認(rèn)知,更好地為犯罪現(xiàn)場(chǎng)勘查課程的教學(xué)和實(shí)訓(xùn)服務(wù)。目前,團(tuán)隊(duì)已經(jīng)將學(xué)校的所有實(shí)體模擬現(xiàn)場(chǎng)、校史館、教師辦公室和一些真實(shí)案件現(xiàn)場(chǎng)等24個(gè)場(chǎng)景采集添加到平臺(tái)犯罪現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)中。(詳見(jiàn)圖1)

圖1 浙江警察學(xué)院三維犯罪現(xiàn)場(chǎng)分析重建平臺(tái)

浙江警察學(xué)院虛擬犯罪現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中心二期項(xiàng)目初步完成,并將一期項(xiàng)目中的功能進(jìn)行融合,可實(shí)現(xiàn)真實(shí)案件教學(xué)、在線勘查教學(xué)和線下實(shí)訓(xùn)教學(xué)三種不同場(chǎng)景的教學(xué)模式任意切換。二期項(xiàng)目建設(shè)核心是開(kāi)發(fā)一套可自由進(jìn)行虛擬仿真實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目創(chuàng)作的綠色、可持續(xù)發(fā)展的工具平臺(tái),建立基于真實(shí)場(chǎng)景的虛擬仿真線上實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。教師可根據(jù)教學(xué)需求,基于上傳的三維實(shí)景或自定義繪制的場(chǎng)景,自主搭建烘焙出純仿真場(chǎng)景,實(shí)現(xiàn)線上自建犯罪現(xiàn)場(chǎng)、布置現(xiàn)場(chǎng)和發(fā)布勘驗(yàn)任務(wù)。系統(tǒng)提供了教師端現(xiàn)場(chǎng)布置工具和學(xué)生端模擬勘驗(yàn)的全流程服務(wù),并具有基于三維實(shí)景“邊看邊勘”的現(xiàn)場(chǎng)勘查功能,以及教師在線查看、批閱、評(píng)分等教學(xué)模塊功能,真正做到虛實(shí)結(jié)合,完全實(shí)現(xiàn)線上虛擬仿真犯罪現(xiàn)場(chǎng)勘查實(shí)訓(xùn)。(詳見(jiàn)圖2)

圖2 浙江警察學(xué)院虛擬犯罪現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中心

(二)虛擬犯罪現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中心的教學(xué)應(yīng)用

教師既可以直接利用虛擬犯罪現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中心的真實(shí)經(jīng)典犯罪現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行課堂案例教學(xué),也可以利用數(shù)字化平臺(tái)中基于真實(shí)場(chǎng)景的虛擬犯罪現(xiàn)場(chǎng)和物證,根據(jù)教學(xué)需要在線布置犯罪現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行線上實(shí)訓(xùn)教學(xué)。

1.理論教學(xué)應(yīng)用。課堂案例教學(xué)中,借助浙江警察學(xué)院虛擬犯罪現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中心,通過(guò)三維激光掃描和全景影像技術(shù)采集到的相關(guān)數(shù)據(jù)信息,還原犯罪現(xiàn)場(chǎng),大大提升影像數(shù)據(jù)的利用價(jià)值,實(shí)現(xiàn)讓學(xué)生身臨其境感受犯罪現(xiàn)場(chǎng)并理解掌握犯罪現(xiàn)場(chǎng)勘查的教學(xué)目的。將基于三維激光掃描的虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用到課堂教學(xué)中去,教師可以更好地介紹犯罪現(xiàn)場(chǎng),學(xué)生可以更直觀地理解、感受犯罪現(xiàn)場(chǎng)。將新科技、新手段應(yīng)用于課堂教學(xué)中去,豐富教學(xué)手段、創(chuàng)新教學(xué)模式,不僅可以將課堂變得生動(dòng)有趣,而且還可以讓學(xué)生在校期間“親身”體驗(yàn)經(jīng)典的犯罪現(xiàn)場(chǎng),培養(yǎng)學(xué)生對(duì)犯罪現(xiàn)場(chǎng)的掌控和理解能力。

2.實(shí)訓(xùn)教學(xué)應(yīng)用。創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式,將三維激光掃描和全景影像記錄的犯罪現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用到實(shí)訓(xùn)教學(xué)中去,教師可以根據(jù)教學(xué)需要,選用浙江警察學(xué)院虛擬犯罪現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中心犯罪現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)中的場(chǎng)景環(huán)境,插入常見(jiàn)的痕跡物證在線布置犯罪現(xiàn)場(chǎng),學(xué)生在線即可進(jìn)行虛擬仿真實(shí)訓(xùn)。在2020年線上教學(xué)期間,教師通過(guò)平臺(tái)線上布置虛擬犯罪現(xiàn)場(chǎng),學(xué)生在家就可以登陸學(xué)校三維犯罪現(xiàn)場(chǎng)分析重建平臺(tái)體驗(yàn)三維犯罪現(xiàn)場(chǎng)并進(jìn)行相關(guān)實(shí)訓(xùn)。虛擬犯罪現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中心二期項(xiàng)目可以更好地滿足師生線上實(shí)訓(xùn)的需求,實(shí)現(xiàn)從教師在線布置現(xiàn)場(chǎng),包括選擇合適的現(xiàn)場(chǎng)去布置現(xiàn)場(chǎng)痕跡物證以及一鍵送檢后的檢驗(yàn)鑒定結(jié)果,到學(xué)生在線勘驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng),尋找發(fā)現(xiàn)固定提取送檢勘驗(yàn)取得的痕跡物證,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)情況制作三錄材料,①根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)物證送檢鑒定結(jié)果和其他的線索進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)分析,運(yùn)用辯證法和偵查思維對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行重建,結(jié)合三維實(shí)景和思維導(dǎo)圖對(duì)現(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)情況、分析重建結(jié)果進(jìn)行展示匯報(bào),最后教師對(duì)學(xué)生作業(yè)和展示匯報(bào)結(jié)果進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。(詳見(jiàn)圖3)

圖3 基于三維激光掃描的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)建設(shè)思路

三、教學(xué)改革與實(shí)踐效果

將基于三維激光掃描的虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于犯罪現(xiàn)場(chǎng)勘查教學(xué)中,能夠做到知識(shí)、能力、素質(zhì)的有機(jī)融合,更好地鍛煉學(xué)生的邏輯推理思維、總結(jié)匯報(bào)能力,著重培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜犯罪現(xiàn)場(chǎng)的綜合能力和高級(jí)思維,全面提升學(xué)生犯罪現(xiàn)場(chǎng)勘查能力與水平。特別是作為教學(xué)難點(diǎn)和重點(diǎn)的犯罪現(xiàn)場(chǎng)分析重建內(nèi)容,對(duì)學(xué)生的綜合能力和邏輯思維有較高的要求。利用三維激光掃描技術(shù)可以幫助學(xué)生高效地提升現(xiàn)場(chǎng)分析的能力和水平。在三維激光掃描記錄的犯罪現(xiàn)場(chǎng)中插入通過(guò)實(shí)地勘驗(yàn)尋找發(fā)現(xiàn)固定提取的與犯罪相關(guān)的痕跡、物證,并貫徹落實(shí)“全時(shí)空全要素動(dòng)態(tài)勘查快采、快錄、快比、快研”的理念,結(jié)合勘驗(yàn)過(guò)程中第一時(shí)間送檢的痕跡物證反饋的檢驗(yàn)鑒定結(jié)果,借助已掃描的三維實(shí)景進(jìn)行犯罪行為重建,可以幫助學(xué)生對(duì)犯罪現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行系統(tǒng)梳理,對(duì)犯罪行為進(jìn)行分析、推導(dǎo)。最后，通過(guò)邏輯推理重現(xiàn)作案人的犯罪過(guò)程,完成對(duì)犯罪現(xiàn)場(chǎng)的分析與重建,可以培養(yǎng)學(xué)生偵查思維,提升分析、解決復(fù)雜問(wèn)題的能力,從而全面提升犯罪現(xiàn)場(chǎng)勘查水平。游戲感十足的三維場(chǎng)景展示符合年輕人的興趣和習(xí)慣,更容易被學(xué)生所接受。通過(guò)學(xué)生實(shí)訓(xùn)及作業(yè)情況,可以看出，基于三維激光掃描的虛擬仿真技術(shù)全面地提升了學(xué)生犯罪現(xiàn)場(chǎng)勘查的能力和水平。

將基于三維激光掃描的虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于犯罪現(xiàn)場(chǎng)勘查課程,受到了教師和學(xué)生的一致好評(píng)。課程結(jié)束后,為檢驗(yàn)教學(xué)改革的實(shí)施效果,對(duì)參加教學(xué)改革區(qū)隊(duì)的36名學(xué)生進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)問(wèn)卷調(diào)查,回收有效問(wèn)卷36份,有效率為100%。問(wèn)卷數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果主要如下:97.22%的學(xué)生對(duì)“基于三維激光掃描的虛擬仿真技術(shù)”在犯罪現(xiàn)場(chǎng)勘查理論和實(shí)訓(xùn)教學(xué)上的應(yīng)用表示滿意;91.67%的學(xué)生對(duì)于教學(xué)改革的成效表示滿意;94.44%的學(xué)生認(rèn)同基于三維激光掃描的虛擬仿真的教學(xué)方式,并認(rèn)為相較于傳統(tǒng)的照片展示和模擬現(xiàn)場(chǎng)教學(xué),這種教學(xué)方式更有助于加強(qiáng)對(duì)犯罪現(xiàn)場(chǎng)的認(rèn)識(shí)和理解;77.78%的學(xué)生認(rèn)為基于三維激光掃描的犯罪現(xiàn)場(chǎng)分析更加直觀,更有利于進(jìn)行犯罪現(xiàn)場(chǎng)重建,通過(guò)此類技術(shù)的應(yīng)用全面提升了自己的犯罪現(xiàn)場(chǎng)勘查能力;25%的學(xué)生提出實(shí)訓(xùn)作業(yè)過(guò)多,希望可以減少作業(yè)量。上述問(wèn)卷數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,教學(xué)改革基本達(dá)到了預(yù)期的效果。

利用三維激光掃描和全景影像對(duì)犯罪現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行記錄和展示,可以讓學(xué)生更加直觀地體驗(yàn)教學(xué)案例中的犯罪現(xiàn)場(chǎng),更容易理解犯罪現(xiàn)場(chǎng)勘查的重點(diǎn)和難點(diǎn),身臨其境的體驗(yàn)感增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。虛擬犯罪現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中心極大地豐富了教師的教學(xué)素材,實(shí)現(xiàn)了全面線上實(shí)訓(xùn)的目標(biāo),在減輕教師工作量的同時(shí)也提升了教師教學(xué)效果,給場(chǎng)地緊張的學(xué)校帶來(lái)了新的發(fā)展空間。研究成果還成功地應(yīng)用到《刑事影像技術(shù)》《痕跡檢驗(yàn)》《刑事科學(xué)技術(shù)》等有案例教學(xué)、現(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)照相需求的課程中。授課教師根據(jù)教學(xué)需求,選擇虛擬犯罪現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中心內(nèi)合適的案件、場(chǎng)景進(jìn)行案例教學(xué)或者在線實(shí)訓(xùn)教學(xué),特別是在線實(shí)訓(xùn)教學(xué)的應(yīng)用,授課教師課前在線布置現(xiàn)場(chǎng),提出訓(xùn)練要求,發(fā)布實(shí)訓(xùn)作業(yè),學(xué)生課上在線完成實(shí)訓(xùn)任務(wù),很大程度上避免了學(xué)校排課時(shí)出現(xiàn)實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地沖突、學(xué)生實(shí)訓(xùn)無(wú)法多次訓(xùn)練的痛點(diǎn),得到了教師和學(xué)生的一致好評(píng)。

四、結(jié)語(yǔ)

隨著科技的進(jìn)步,信息技術(shù)和虛擬仿真技術(shù)將在教育領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用。為響應(yīng)黨中央的號(hào)召，貫徹落實(shí)教育部和公安部的要求,浙江警察學(xué)院提出了將基于三維激光掃描的虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于犯罪現(xiàn)場(chǎng)勘查教學(xué),特別是打造的基于真實(shí)場(chǎng)景的自主創(chuàng)建仿真場(chǎng)景的虛擬犯罪現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中心,符合將教育信息化作為教育系統(tǒng)性變革的內(nèi)生變量,支撐引領(lǐng)教育現(xiàn)代化發(fā)展的思路,真正做到了信息技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合。團(tuán)隊(duì)還將不斷研究基于實(shí)景的虛擬仿真技術(shù),繼續(xù)探索多元數(shù)據(jù)的融合交互,并結(jié)合元宇宙的理念,基于擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)技術(shù)增強(qiáng)沉浸式體驗(yàn),基于數(shù)字孿生技術(shù)生成現(xiàn)實(shí)世界的鏡像,[19]打造屬于犯罪現(xiàn)場(chǎng)勘查教學(xué)的“元宇宙”,持續(xù)賦能課程建設(shè)和專業(yè)發(fā)展。

注釋:

①三錄材料:犯罪現(xiàn)場(chǎng)勘查記錄的形式主要包括現(xiàn)場(chǎng)筆錄、現(xiàn)場(chǎng)繪圖和現(xiàn)場(chǎng)照相,通常稱為三錄材料。