案（事）件现勘信息收集的新途径——谈无人机航拍装置的一机多用

王蚁达，吴良培，康 卫

（1.叙永县公安局 四川叙永 646400；2.四川警察学院 四川泸州 646000）

案（事）件现勘信息收集的新途径
——谈无人机航拍装置的一机多用

王蚁达1，吴良培2，康 卫2

（1.叙永县公安局 四川叙永 646400；2.四川警察学院 四川泸州 646000）

航拍技术的引进，作为案件现勘信息寻找发现的新途径，扩展了现场巡视、现场搜索案发现场的地域空间范围，而且，也给野外现场与室内现场内外的事前察看、地面特定目标定位查找，以及现场痕迹物证的记录，带来了新的思路。无人机摄影装置经改装，可变成一个具有高减震性能的吊挂式、手持式现场摄影附件，可在不宜或不能过早进入现场内部、无法接近或不能靠近室内现场特定目标的情况下，摇控拍摄与远程接收现场方位、现场概貌、现场重点部位、现场细目的高精度拍摄画面。有助于现场勘查任务的更好实现。

案件现场信息寻找；航拍装置改装；新途径与新思路

无人机UAV系统[1]除了在军事上的用途之外，在商用航拍(AP)、遥感测绘、航空探矿、交通巡逻、森林防火、电力巡线、灾情监视、防盗监控、刑案现勘[2]等应用领域，也开始显露出无以伦比的功能与特殊用途。

一、传统现勘摄影中的技术难题

在传统现勘摄影方法中，拍摄表现其案发现场所在地的路道环境、中心现场基本概况的图片时，比较理想的拍摄方法是：在案发现场附近能够寻找到一个或多个制高点，采用回转连续拍摄法俯视拍摄，后期制作成全景拼接照片。当找不到合适的全景照片拍摄点时，则采用相向拍摄法、直线连续拍摄法、十字交叉拍摄等方法[3]，从找到的作案来去路线上或在案件现场内的“分段划片”勘查中、从案发现场的多个方向或多个侧面拍摄一组照片，尽量展示其案件现场的整体概况，并配合现场笔录和现场方位、概貌、痕迹物证分布示意图或比例图等，与所摄多幅现场照片组合在一起，形成一个相对完整的现场勘查记录。然而，面对案件现场的复杂多样，理想与现实总是存在一些差距的。特别是在表现一个案件现场的特点、传达各种征兆迹象与案情的相关程度、展示多处痕迹物证之间的相互关系时，因摄影器材或环境条件的限制，时常让人感觉束手无策。

首先，在案件现场有关场景的拍摄中，相向或多向、回转或直线连拍等方法，常常找不到最佳拍摄位置或理想拍摄角度，因此，只好单张试拍很多或盲拍一堆现场照片，进行比较与后期筛选。尽管如此，也难以克服一些常见毛病：一是现场照片选向选点位置不好或张数过少，画面与画面、组照与组照之间的连续性、过渡性与内在逻辑性不强，在内容的表现上存在一些片面性；二是多方向、多角度拍摄过多，场景内容的表现过于零散或并列堆砌，没有到过现场的人观看照片时，难以产生一种现场整体感觉。

其次，在现场痕迹物证的拍摄中，如何保持照相机镜头主光轴垂直于被拍体中心，如何保证照相机的像平面与痕迹特征所在平面的平行度，一直是缺少一种现场检测有效手段的，通常采用以比例尺（方框形比例尺）作为参照的方法，进行间接检测。自从现场摄影人员普遍喜欢上“手持相机拍现场“的方法以来，这就增加了像平面与物平面始终保持垂直且相互平行的难度系数，并且在拍摄前或拍摄中，不垂直与不平行的程度如何，也是无法估计到的。而采用三脚架固定相机进行拍摄时，其垂直度与相互平行度的保持，事实上也很难保证的。因为全凭摄影人员的肉眼观察与手工调整而得以实现的，也是一种不精确的人工检测与校准方式。在多数情况下，垂直度与相互平行度的检查，是由事后所摄画面中的影像或比例尺的变形度检查，人工推测其拍摄时的垂直度与相互平行度如何的。对于非垂直与非平行条件下所拍摄的痕迹物证图像，总是依赖图像处理手段，进行后期矫正的，这对于高品质图像的获取，或多或少是有影响的。因此，长期以来，这一条痕迹物证检验摄影的规则，只是停留在了理论上，并没有产生过太多的实际效果。

再则，在暗弱光照下、在人工配光条件下或又不打算使用闪光灯照相方法拍摄现场细目时，由于拍摄距离较近，光照不能太强，且光圈也不能太大，于是，采用小光圈配合慢速快门拍摄的情形较多。处于此种情况下，手持相机是难以拍出高清画面的，有时，那怕照相机架在三脚架上，因按动快门用力过重，也会导致画内影像产生轻度重影或散焦模糊的。

综上，广大现勘人员一直在寻求解决这些技术难题的办法，试图改进现有现勘器材或摄影方法的不足之处，提高案件现场影像采集的质量及工作效率。

二、无人机航拍在现勘摄影中的优越性

在案件现场的影像信息采集过程中，无人机航拍具有拍摄视野开阔、无角度限制，可提供任意角度俯视拍摄及旋停垂直拍摄等特点，可到达现场勘查人员无法尽快前往、不能或不可以到达的地点及区域进行实地巡视及现场摄影的。例如，对案发现场所在地及周围环境，借助空中摄影方式，进行远程先期预览、实时监视、定点查看的同时，还能进行案件现场所在地的地理信息定位测向及多个目标之间的测距等摄影测量工作，并且一机一次可完成案件现场的空中照相、空中摄像任务[5]。

（一）当现场附近无拍摄的制高点时

在表现一个特定街区的概貌及特点时，由于该街区路道狭窄且错综复杂、房屋密集且低矮、其周围也没有高大建筑物，因此，一般只能近处观看、平视拍摄其中一处或几处有代表性的场景而已。如图1所示，是一张从其正面拍摄的，表现这一街区中最有代表性的、包括其特色标志物在内的街区广场概貌照片。可是，这样的照片再多，也无法表现出这个街区基本布局类似于“八角形状”的自然特征。如果需要在一个画面内、反映这个街区的这一自然特征及整体面貌，只有空中航拍，才能实现这样的愿望。如图2所示，采用多旋翼无人机航拍系统在空中获取的一张高清晰照片，第一次将这个街区类似于“八角形状”的特征呈现了出来。

图1 一般只能平视拍摄，表现街区的一个或多个典型场景

图2 采用无人机摄影装置空中俯视拍摄的这一街区概貌照片

（二）当拍摄点的选择与利用费时耗功时

在表现远山环抱的一片开阔平地中有个小镇的概览照片时，由于该现场所在地周围，虽然都是高山，但是山高、海拔也高，且山势陡峭、上山费时费力。于是，只能站在离小镇有一段距离的路边上，将无人机直接升空侧向俯瞰小镇的同时而拍得的远景照片。如图3所示，这张小镇的远景照片，为没有到过现场的人，展示了一幅现场所在地的基本面貌——小镇所在开阔平地中的具体位置、其建筑物布局、当地的地形地貌特点及其周围路道状况等信息，全部集成在了一个画面上。与此同时，因采用无人机航拍，不用问道上山、去寻找拍摄点，既为现场勘查节约了时间，也为现场勘查人员省了一些体力消耗。

图3 采用无人机摄影装置空中俯视拍摄的山区小平原里的小镇全貌照片

（三）当需要多角度、快速记录现场方位时

运用传统摄影方法表现一个物体不同侧面的不同特征时，有时因为前景遮挡、背景干扰或各个拍摄方向不一定能找到合适的拍摄点，而不得不改变理想的拍摄计划。但是，对于无人机航拍系统而言，由于无人机在空中飞翔时低空俯视拍摄地面景物，有较大的自由度，我们只要在飞行前设计好飞行路径、操控好飞行器的高度及角度，只需要在地面站的显示设备中挑选画面，即可满足选择最佳方向、控制最佳角度与最佳高度的愿望，迅速达到拍摄目的。例如，拍摄一座又长又宽、又高又大的“提篮拱桥”时，从不同的方向看，发现其桥体呈现不同的特点，而从不同的角度看，其桥体却有不同的背景相映衬，此时，如果选择相向或多向中的俯视拍摄是比较理想的。然而，在桥体周围耸立的较高建筑数量有限，有的拍摄方向能找到，而有的拍摄方向是没有的，制高点的选择余地相对较小，并且离桥体是远近不等、高低不一、前往不便，利用这些建筑物作为制高点，在较短的时间里，一次性拍摄其正面与背面、前侧与后侧等多幅照片，是不现实的。因此，一般只能选择常见的拍摄方向、角度及高度进行拍摄。如图4所示，这是一般人拍摄此桥时，常见的取景方向与平视角度，如果要改进一下拍摄方式，最多可以在桥的周围选择一个稍高的屋顶作为较高的拍摄点，略呈俯视地表现其桥体的主视特征。如图5所示的一组照片，是采用无人机摄影装置在空中多向俯拍的桥体全貌照片系列。这一组照片，对于桥体各部分的特征展示，十分完整与充分。根据以上常规摄影方法与航拍方法所拍效果的比较，可见航拍表现力的强大。

图4 在离大桥有一段距离的一个稍高位置上、略呈俯视拍摄的大桥主视特征照片

图5 采用无人机摄影装置在空中略呈俯视拍摄的大桥主视特征照片（拍摄方向与图4相同，但相机焦距不同、拍摄角度不同）

图6 无人机摄影装置采用多向拍摄法（左、中、右），在空中高俯视拍摄的大桥概貌组照

（四）当现场有潜在危险、不宜或不能过早进入时

在火案现场或爆炸现场的现场勘查时，例如，2010年7月28日上午9时56分，南京栖霞区万寿村15号，途经南京塑料四厂拆迁工地丙烯管道被施工人员挖断，泄漏后发生爆炸[6]。据救援及现勘人员介绍，到达现场时，现场爆炸及燃烧还在持续，救援及现勘人员过早进入现场，有许多的潜在危险存在，此时此刻，只能平视、远观、不宜过早靠近现场进行摄影，如图7所示。

图7 不宜过早靠近现场，只能远观现场、采用一般方法拍摄

如果利用无人机进行航空拍摄，借助其无人机的地面控制站（Ground Station system），可以实时浏览到无人机从空中发回的一些关于现场内部状况的影像资料。换言之，将无人机航拍装置作为一种现场巡视、现场监控的手段，在必要时根据影像画面，进行场外观察与研讨，有助于及时、全面、客观地掌握现场内外情况及险情态势，将为现场救援与现场勘查工作提供更多的决策依据。此外，如果利用无人机地面站的摄影测量功能，还可以在爆炸、火灾等案件现场的事故原因分析时，帮助完成其抛出物位置标记与精确测距等工作，如图8所示。

图8 航拍模拟爆炸现场，其爆炸抛出物与起爆点的位置关系、分布状态一目了然

又例如，2014年5月12日下午16时50分左右，宜宾市公交公司一车牌号为川Q18757的14路公交车，在行驶至该市城区南门桥时突然发生燃烧，造成交通中断[7]。与此案件相关的两张照片，在表现现场方位及中心现场基本状况时，完全呈现截然不同的效果：

图9 桥上拍摄，无法表现出事公交车所在的具体位置

图10 空中拍摄，使出事公交车所在具体位置一览无余

（五）当救援或现勘人员无法到达现场时

有时在接警后，要去的案发现场远离城市、行车路程较长，或有路障暂时无法通过，或在山崖上只能开路前行，或在无人区无路可行且易迷失方位时，特别是在遭遇地震、洪灾等突发自然灾害时，因路道损坏、交通中断，救援或现场勘查人员一时无法到达现场。此时，采用无人机先期巡航、远程发回影像资料，在地面站的显示屏上就能实时查看到现场有关情况，对于组织救援或进行现场勘查工作的布置，或者对于了解灾情、发现险情以及分析灾情、评估灾情和制定最佳的救援或现勘都是很有利的。

图11 无人机航拍表现的地震后一片废墟状态的照片

图12 无人机航拍表现的地震后堰塞湖状态的照片

三、无人机航拍系统的多功能与多用途

无人机航拍系统由飞行器、摄影器材承载装置、照相机或摄录一体机与地面摇控操纵设备（飞行与摄影摄像控制）组合而成[8]，其基本功能与主要用途是用于空中摄影、空中巡视。其工作流程可大致表述如下：

选择拍摄物或跟踪目标——根据巡视、拍摄意图及预期——编制飞行路径图——地面摇控操纵设备启动——承载摄影摄像设备的飞行器升空——沿飞行路径飞行或旋停[9]——地面摇控下执行巡视或拍摄——通过图传设备实时发回影像——在地面接收设备的显示屏上边看边选、边选边拍——航拍装置通过与地面站系统的整合，可执行对于拍摄目标、跟踪点的地理信息测量、标记与搜集等工作[10]。

无人机航拍系统经改装，可以不用于飞行摄影，而变成一个具有高减震性能的吊挂式、手持式的摄影附件，用于地面上的现场勘查摄影是一个很好用的摄影摄像装置。因为无人机系统由模块组装形成整体，可将某些模块单独拆下，去掉哪些暂时不用的功能，而只保留所需要的功能。例如，去掉飞行功能的相关部件，单独使用无人机系统的相机云台，作为现场勘查用照相机的云台，或加上自行设计制作的云台手柄、吊挂装置及支架等，可实现在室外摇控拍摄室内中景、近景的功能，或者实现在现场内部近距离、垂直拍摄现场重点部位及细目等功能，其取景与拍摄时的稳固性，显著优于一般相机的防抖动性能，与固定相机、进行拍摄的效果相当。同时，手持无人机航拍系统专用云台进行拍摄，还有一个最大的优越性在于：可通过地面站的显示屏，进行相机主光轴垂直度、像平面与物平面之间的平行度检测与精度修正。有了这个功能，现场照相时，手持这个带相机云台进行文件物证的近距离翻摄、比例尺照相等就有了一个检查平行度偏差的装置，从此，许多照片可省去后期矫正图像的步骤，有助于现场勘查摄影效率与拍摄质量的提高。

图13 改装的无人机相机云台带有手柄、利于手持拍照

图14 无人机相机云台装在吊挂装置上正在人工升降拍摄高度

图15 手持无人机相机云台在行进中、近距离、移动拍摄

四、航拍装置“远观与近拍”案件现场的展望

无人机航拍系统作为一种简单易用的航空摄影飞行系统，具有携带方便、性能稳定、容易维护、操作易学等特点，加上它的多功能与多用途，在现场勘查的许多场合中，可弥补其现场摄影器材之不足，与此同时，也可摆脱传统观念的束缚，给不同性质的案件、不同时空的现场、不同要求的现勘信息采集带来一些新思路。因为当整机使用时，其航空拍摄功能，能够在现场巡视与现场搜索、空中监视案情发展、现场地理信息记录、案发现场所在地的环境状况、作案来去路线跟踪线路[10]、现场痕迹物证分布状况或多个现场分布及相互关系的反映中，发挥很好的作用。而无人机系统经改装，变成一个不飞行的摄影装置后，又可以作为现场内外实地勘查中的一种常规摄影器材来使用，不论在野外还是在室内现场，不论是拍远景、全景、中景、近景或特写，不论是手持还是固定拍摄，不论是静态或动态拍摄，还论是在室外摇控拍摄室内、还是近距离拍摄重点部位及细目，都能发挥出卓越的摄影性能，

从中外无人机的发展历史来看，由于研发与推广轻型化、小型化的飞行器民用产品的时间较短，多数还存在着不少的缺点和瓶颈技术问题，其中，续航能力较低是现阶段无人机的最大技术难点，在民用产品开发中仍然没有很好地解决。如果无人机航拍系统执行现场勘查任务的持续时间较长时，需要准备更多的电池作为后备。当然，主要还在于从根本上突破续航能力较低的问题，只有这样，才能让无人机航拍系统的发展上升到一个新的高度。

归根到底，在案件现场勘查中，航空摄影技术及无人机航拍系统作为一种现勘信息寻找、发现、采集的新途径，是值得深入研究的。

[1]amobbs.四轴飞行器机械电子原理[Z].2009.

[2]许爱东.现场勘查学[M].北京：北京大学出版社，2011.

[3]王渝霞.警务现场照相[M].北京：中国人民公安大学出版社，2005.

[4]百度文库，物证摄影[DB/OL].http：//wenku.baidu.com/view/0122534ffe4733687e21aa3b.html.

[5]岳基隆，张庆杰，朱华勇.微小型四旋翼无人机研究进展及关键技术浅析[J].电光与控制，2010，（10）.

[6]人民网社会频道.南京塑料四厂拆迁工地发生爆炸[DB/OL].http：//society.people.com.cn/GB/8217/198645/index.html，2010.07.28.

[7]中国新闻网.四川宜宾公交车燃烧系人为纵火[DB/OL].http：//www.chinanews.com/sh/2014/05-13/6162136.shtml，2014.05.13.

[8]殷 强，四旋翼无人机自主控制系统研究[D].天津大学，2011.

[9]王 福，鲜 斌，黄国平，赵 勃.四旋翼无人机自主悬停控制研究[C].第三十二届中国控制会议论文集（A卷），2013.

[10]杨成顺，杨 忠，许德智，葛 乐.新型六旋翼飞行器的轨迹跟踪控制[J].系统工程与电子技术，2012，（10）.

New Approach to Find Information in Crime Scene Investigation——Multi-usages of Unmanned Aerial Vehicles

WANG Yi-daWU Liang-pei KANG Wei

The introduction of aerial photo techn ology,as a new approach to find information in crime scene investigation,extends the space of live inspection and live search,and also brings new idea to pre-observation of field sites and indoor sites,location and search of peculiar objects,and recording of trace evidences.Refitted radiographic device of UAV can turn into a hanging-type and handheld accessory with good vibration reduction performance,which can take or receive long-distance photos of locations,profiles,key sites and specific items with high precision when the interior scene or indoor specific objects cannot be available.Therefore,multi-usages of unmanned aerial devices have wide application prospects in crime scene investigation.

information seeking in crime scenes;refitted radiographic device of UAV;new approaches and new ideas

TP242 文献标识码：A 文章编号：1674-5612（2017）04-0067-09

（责任编辑：赖方中）

刑事检验四川省高校重点实验室开放课题《案事件现场快速勘查用无人机集成系统的研讨》

2017-05-16

王蚁达，（1993- ），男，四川盐边人，四川省叙永县公安局民警，研究方向：警用无人机技术、公安信息与通讯工程、公安声像技术；吴良培，（1961- ），男，四川眉山人，四川警察学院教授，研究方向：侦查学；康 卫，（1957- ），男，安徽阜阳人，四川警察学院副教授，研究方向：公安声像技术。