王俊杰

摘要：隨著無人機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，無人機(jī)航拍技術(shù)在各類事故現(xiàn)場勘查領(lǐng)域的作用日益凸顯。在火災(zāi)現(xiàn)場勘查中，無人機(jī)作為操作平臺搭載不同設(shè)備具備實(shí)現(xiàn)全面、立體、多維、客觀的取證，提高特殊條件下現(xiàn)場勘驗(yàn)的質(zhì)量、效率和安全性。文章介紹了無人機(jī)航拍技術(shù)在火災(zāi)現(xiàn)場勘查方面的應(yīng)用現(xiàn)狀，對該技術(shù)的拓展應(yīng)用進(jìn)行了分析，也對今后無人機(jī)航拍技術(shù)在火災(zāi)調(diào)查領(lǐng)域的研究應(yīng)用進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：無人機(jī);航拍;火災(zāi)現(xiàn)場勘查

中圖分類號：TU998.1? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ?文章編號：2096-1227（2022）04-0035-03

無人機(jī)航拍技術(shù)是以無人機(jī)作為搭載平臺，通過專用照相機(jī)、攝像機(jī)以及視頻無線傳輸技術(shù)，從不同高度和角度俯瞰拍攝的方式，獲取圖像和視頻信息的技術(shù)。無人機(jī)航拍技術(shù)具有的優(yōu)勢包括：（1）視野全面，具有超視距控制，具有廣闊的視野，可實(shí)現(xiàn)多角度、大視角拍攝，按需獲取現(xiàn)場重要信息;（2）影像分辨率高，可獲取地面分辨率0.1m的影像;（3）機(jī)動靈活，無人機(jī)具有重量輕、反應(yīng)能力快捷，對環(huán)境和氣候有一定適應(yīng)能力;（4）功能豐富，可以搭載高分辨率采集設(shè)備，實(shí)時監(jiān)控傳輸設(shè)備，以及其他特殊采集設(shè)備等，可滿足不同領(lǐng)域功能需求。

目前，諸多行業(yè)已利用無人機(jī)航拍技術(shù)實(shí)現(xiàn)高空偵察與遙測，包括：公共安全、應(yīng)急救災(zāi)、攝影測量、資源勘探、環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測、城市管理、事故勘查等。鑒于無人機(jī)航拍技術(shù)的優(yōu)勢，讓勘查人員從高空觀察火災(zāi)現(xiàn)場更加可行和便捷，為火災(zāi)調(diào)查現(xiàn)場照相、現(xiàn)場制圖、重構(gòu)火場、遠(yuǎn)程勘查、尋找和固定火災(zāi)痕跡物證提供了新的技術(shù)手段。

1? 無人機(jī)航拍技術(shù)在火災(zāi)現(xiàn)場勘查中的應(yīng)用現(xiàn)狀

火災(zāi)現(xiàn)場勘驗(yàn)的主要任務(wù)是發(fā)現(xiàn)、收集與火災(zāi)事實(shí)有關(guān)的證據(jù)、調(diào)查線索和其他信息，分析火災(zāi)發(fā)生、發(fā)展過程。在現(xiàn)場勘查的過程中發(fā)現(xiàn)和收集證據(jù)、存儲現(xiàn)場信息資料會遇到諸多的困難，尤其是大跨度、高層建筑火災(zāi)、森林火災(zāi)現(xiàn)場尤為明顯，其主要體現(xiàn)：（1）現(xiàn)場范圍廣、搜索的面積大，無法做到對痕跡物證的細(xì)致收集;（2）現(xiàn)場無高點(diǎn)，方位照片和概貌照片范圍有限，難以反映現(xiàn)場的地理方位和痕跡物品的位置關(guān)系，無法做到對現(xiàn)場的有效固定;（3）現(xiàn)場地形、地貌復(fù)雜無法到達(dá)且存在危險，對痕跡物證無法固定和提取，大大影響現(xiàn)場勘查的質(zhì)量等。無人機(jī)航拍技術(shù)作為一種新型的現(xiàn)場勘查技術(shù)手段，可實(shí)現(xiàn)高角度、遠(yuǎn)距離、全方位的現(xiàn)場勘查，不僅提高現(xiàn)場勘查質(zhì)量和工作效率，也能夠有效保護(hù)勘查人員的自身安全[1]。

1.1? 高角度、大面積現(xiàn)場全景拍照

在火災(zāi)現(xiàn)場，方位照是以整個現(xiàn)場和現(xiàn)場周圍環(huán)境為拍攝對象，反映現(xiàn)場所處的位置及其與周圍事物關(guān)系?，F(xiàn)場概貌照是以現(xiàn)場或現(xiàn)場中心地段為拍攝內(nèi)容，反映現(xiàn)場的全貌及現(xiàn)場內(nèi)各部分關(guān)系。為實(shí)現(xiàn)這一拍攝目標(biāo)，傳統(tǒng)拍照方式需要勘驗(yàn)人員選取較高、較遠(yuǎn)、能顯示出環(huán)境特點(diǎn)的位置上手持拍攝，且只能進(jìn)行點(diǎn)、面拍攝，無法實(shí)現(xiàn)表現(xiàn)方位、概貌等犯罪現(xiàn)場攝影內(nèi)容所需要囊括的畫面范圍，面對現(xiàn)場波及范圍廣、環(huán)境條件惡劣復(fù)雜的火災(zāi)現(xiàn)場，勘查人員難以找到合適的位置進(jìn)行方位拍攝;傳統(tǒng)人工拍攝概貌照、重點(diǎn)部位照或沿用的“先開道，再進(jìn)入”的老辦法，或在現(xiàn)場有限的位置條件下去適當(dāng)拉開拍攝距離和調(diào)整攝影角度，極大增加了勘查人員工作量，費(fèi)時費(fèi)力。采用無人機(jī)航拍可有效解決拍攝點(diǎn)選取的問題，根據(jù)火災(zāi)現(xiàn)場的大小，實(shí)現(xiàn)大范圍、大面積區(qū)域的現(xiàn)場勘查和圖像采集，實(shí)現(xiàn)了“上帝之眼”，更便于勘查人員從一個較高的角度俯視現(xiàn)場全貌，有助于對火場全貌進(jìn)行全面細(xì)致地了解，獲取起火建筑物概貌、周邊道路、火災(zāi)蔓延痕跡變化、火場周圍監(jiān)控視頻分布等信息資料。同時，無人機(jī)在航拍過程中可實(shí)時進(jìn)行靜動態(tài)拍攝，將勘查人員“眼睛”延伸至火災(zāi)現(xiàn)場各個角落，特別對于大跨度結(jié)構(gòu)建筑、高層建筑、森林等火災(zāi)現(xiàn)場，可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)分離，有效提高勘查效果，減少人力投入，幫助調(diào)查人員更好地實(shí)現(xiàn)拍攝目的，見圖1、圖2。

1.2? 遠(yuǎn)距離、全方位實(shí)時火災(zāi)現(xiàn)場勘查

無人機(jī)信號有效傳輸距離可達(dá)數(shù)千米，為勘查人員無法及時抵達(dá)現(xiàn)場觀察或到達(dá)困難的火災(zāi)現(xiàn)場勘查提供了有效手段。在火災(zāi)救援處置過程中，勘查人員可以遠(yuǎn)距離操控?zé)o人機(jī)，在第一時間接近火災(zāi)現(xiàn)場核心位置進(jìn)行信息數(shù)據(jù)采集，在起火點(diǎn)上空或周邊開展身臨其境的高清觀察和拍攝，針對不同大小和范圍火災(zāi)現(xiàn)場，根據(jù)需要調(diào)整飛行高度和拍攝視角，實(shí)現(xiàn)高俯視、全方位、寬幅度、大視野的俯拍效果，能夠更清晰地反映火災(zāi)現(xiàn)場中心位置與周圍事物的關(guān)系，尋找火災(zāi)發(fā)生蔓延痕跡特征。尤其高層建筑火災(zāi)通過傳統(tǒng)拍照方式無法獲取高樓外側(cè)的燃燒痕跡，可以采用無人機(jī)環(huán)繞飛行、圓角平飛、盤旋拉升、俯瞰旋轉(zhuǎn)等航拍方法，多角度拍攝建筑物的周圍燃燒痕跡，獲取起火建筑物的全景信息，掌握火災(zāi)痕跡特征變化規(guī)律，如圖3、圖4，對起火部位的認(rèn)定和起火原因的判斷提供科學(xué)依據(jù)。

1.3? 機(jī)動、靈活快速固定現(xiàn)場痕跡

現(xiàn)場原始狀態(tài)信息對火災(zāi)調(diào)查有極其重要的作用，對于短時間就要恢復(fù)正常秩序的現(xiàn)場，或根據(jù)火災(zāi)撲救需要對現(xiàn)場進(jìn)行大面積破拆或沙土覆蓋的火災(zāi)現(xiàn)場，傳統(tǒng)的人工勘查方法或因受恢復(fù)現(xiàn)場時間限制，或因現(xiàn)場復(fù)雜，勘查人員無法快速進(jìn)入現(xiàn)場核心區(qū)域，僅能在現(xiàn)場外圍進(jìn)行粗略勘查，難以準(zhǔn)確、全面地觀測到整個現(xiàn)場范圍和核心內(nèi)部狀況，如高速公路上的行駛車輛火災(zāi)，勘查人員需要在交通秩序恢復(fù)前對現(xiàn)場進(jìn)行快速記錄，或大面積鋼結(jié)構(gòu)倉儲建筑坍塌火災(zāi)在現(xiàn)場破拆或沙土覆蓋前，勘查人員要對現(xiàn)場原始概貌做好證據(jù)固定等。此時可充分發(fā)揮無人機(jī)航拍技術(shù)機(jī)動、靈活的特點(diǎn)，跨越前方積壓堵塞的車輛或坍塌障礙物快速抵近信息采集，這是其他設(shè)備和機(jī)械無法比擬的優(yōu)勢，勘查過程中可以在空中實(shí)時進(jìn)行靜態(tài)、動態(tài)拍攝，全方位搜集現(xiàn)場圖像信息，快速、準(zhǔn)確固定現(xiàn)場痕跡物品的原始、移動狀態(tài)，完整記錄和保存現(xiàn)場情況，降低作業(yè)強(qiáng)度，縮短勘查時間，為調(diào)查事故原因提供有力支持。

2? 無人機(jī)航拍技術(shù)在火災(zāi)勘查中的拓展應(yīng)用

目前，無人機(jī)航拍技術(shù)已逐步在火災(zāi)現(xiàn)場勘驗(yàn)中予以應(yīng)用，因受搭載設(shè)備功能和性能的限制，大多作為拍攝和錄像的一種技術(shù)延伸僅應(yīng)用于現(xiàn)場勘查等靜態(tài)全景拍攝，其他現(xiàn)場勘驗(yàn)效果功能拓展使用還不盡理想。為實(shí)現(xiàn)無人機(jī)在多場景下的勘查應(yīng)用，滿足對整個火災(zāi)現(xiàn)場全方位、多角度的立體化勘查需求，筆者借鑒無人機(jī)在警務(wù)領(lǐng)域案件勘查上的相關(guān)研究和應(yīng)用，將航拍技術(shù)與光學(xué)技術(shù)、測繪技術(shù)以及搭載設(shè)備進(jìn)行擴(kuò)充和拓展，為火災(zāi)現(xiàn)場勘驗(yàn)效能的提升提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐[2]。

2.1? 火災(zāi)現(xiàn)場重建

無人機(jī)航測是以無人機(jī)作為平臺，以機(jī)載遙感設(shè)備，如數(shù)碼相機(jī)、光學(xué)相機(jī)、紅外掃描儀、激光掃描儀等獲取信息，用計(jì)算機(jī)對圖像信息進(jìn)行處理，并按照一定精度要求制作成圖像。火災(zāi)現(xiàn)場勘查可利用無人機(jī)測繪技術(shù)獲取起火建筑物的尺寸信息，實(shí)現(xiàn)空間、距離、體積、面積等數(shù)據(jù)的快速精準(zhǔn)測量。目前，可利用光學(xué)技術(shù)，采用正射、傾斜攝影技術(shù)構(gòu)建火場高清影像和三維模型。目前，廣泛使用的傾斜攝影技術(shù)是采用垂直、傾斜鏡頭同步進(jìn)行影像采集，獲取豐富的地面高分辨率影像信息[3]，不僅能夠真實(shí)地反映地物情況、高精度獲取建筑物紋理信息，還可以通過先進(jìn)的定位、融合、建模等技術(shù)生成真實(shí)的三維模型。火災(zāi)現(xiàn)場三維實(shí)景重建可以全方位真實(shí)地記錄火災(zāi)現(xiàn)場環(huán)境、物體及痕跡物證等一切現(xiàn)場實(shí)景的立體信息，并整合現(xiàn)場細(xì)目、測量數(shù)據(jù)、文字介紹等多媒體效果，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，建立全方位的火災(zāi)信息化記錄。其主要優(yōu)勢在于：一是實(shí)現(xiàn)火災(zāi)現(xiàn)場全景重現(xiàn)，調(diào)查人員可通過火災(zāi)現(xiàn)場三維實(shí)景信息在不到場的情況下進(jìn)行反復(fù)勘查，分析起火部位可能存在潛在的痕跡物證，確定進(jìn)入現(xiàn)場勘查人員、任務(wù)及路線，制定可行性現(xiàn)場勘查方案，提高現(xiàn)場勘查效率;二是形成火災(zāi)蔓延過程動畫模擬，運(yùn)用軟件重現(xiàn)火災(zāi)發(fā)生、發(fā)展以及蔓延擴(kuò)大的過程，為案例的復(fù)盤和火災(zāi)延伸調(diào)查提供科學(xué)依據(jù)。

2.2? 專家可視化遠(yuǎn)程“問診”

目前，采用無人機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程可視化調(diào)度已開始廣泛應(yīng)用于災(zāi)害事故、應(yīng)急救援、指揮調(diào)度等方面，即利用無人機(jī)采集現(xiàn)場實(shí)時視頻，同步融合災(zāi)害事故現(xiàn)場概貌、受損建筑情況、消防員、救援設(shè)施物資等信息，實(shí)時掌握事故周邊環(huán)境動態(tài)變化情況，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急救援現(xiàn)場各級指揮員信息遠(yuǎn)程即時互通，視頻、圖像、語音實(shí)時交互。隨著5G技術(shù)和無人機(jī)技術(shù)的有效融合，依靠既有通信網(wǎng)絡(luò)，對相應(yīng)的有線與無線通信資源加以整合處理，和相關(guān)的音響、智能手機(jī)以及平板等裝置相連，不僅能進(jìn)行語音、視頻通信交流，還實(shí)現(xiàn)了數(shù)字會議的效果，并借助5G技術(shù)，運(yùn)用當(dāng)前的智能手機(jī)和平板的基礎(chǔ)上，以App的形式幫助現(xiàn)場勘查人員和異地火調(diào)專家之間的信息交流，接受火調(diào)專家異地實(shí)時可視化遠(yuǎn)程勘驗(yàn)指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)分離、遠(yuǎn)程勘查，提升火調(diào)專家和調(diào)查人員遠(yuǎn)程勘驗(yàn)協(xié)同能力。

2.3? 痕跡物證遠(yuǎn)程采集

利用無人機(jī)擴(kuò)展組件可根據(jù)需求增加的特點(diǎn)，在無人機(jī)上可搭載機(jī)械臂、真空泵、光源和紅外攝錄設(shè)備等，并植入相應(yīng)的控制程序，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)對固體、液體和氣體物證的發(fā)現(xiàn)提取，以及在低照度條件下的攝錄功能[4]。在爆炸、化工、高層建筑室外火災(zāi)現(xiàn)場，建筑物會受到不同程度的破壞，或人力無法達(dá)到的情況，貿(mào)然勘查現(xiàn)場存在風(fēng)險。比如爆炸物未完全爆炸、化工品液體泄漏、氣體泄漏和化學(xué)藥劑擴(kuò)散等現(xiàn)場，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(jī)，根據(jù)現(xiàn)場情況，針對不同物證在無人機(jī)上搭載不同提取裝置，如圖5、圖6，如塊狀或粉末狀固體物證可搭載機(jī)械臂抓取，液體可搭載液體采集設(shè)備提取，氣體泄漏和化學(xué)藥劑擴(kuò)散可搭載氣體采樣或氣體監(jiān)測模塊等，這樣便可以擺脫特殊環(huán)境的束縛，提高在特殊環(huán)境下痕跡物證的提取率。

3? 無人機(jī)航拍技術(shù)應(yīng)用前景

無人機(jī)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(kuò)充，更重要的是面對復(fù)雜現(xiàn)場和復(fù)雜痕跡物證的精細(xì)化和智能化勘驗(yàn)[5]。無人機(jī)的研發(fā)應(yīng)根據(jù)實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用需要，加大與科研院校及生產(chǎn)企業(yè)的交流與合作，在電池續(xù)航、載重量、智能巡航、圖像傳輸、智能人像、地理匹配識別等功能上取得更大的進(jìn)展，使無人機(jī)航拍技術(shù)更加智能，作為人工勘驗(yàn)的一種有效補(bǔ)充手段，更加符合火調(diào)人員在實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用中的需求，將有限的人力解放出來，為火災(zāi)調(diào)查工作提供有力的保障。雖然無人機(jī)的使用給現(xiàn)場勘查帶來了極大的方便，但目前無人機(jī)的使用缺少相應(yīng)的勘查技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，無人機(jī)勘查操作應(yīng)用規(guī)范化建設(shè)有待提升，軟硬件相結(jié)合的勘查指揮系統(tǒng)有待建立等。未來，無人機(jī)在火災(zāi)調(diào)查領(lǐng)域的發(fā)展和應(yīng)用前景將會愈加廣闊。

參考文獻(xiàn)：

[1]蘭海.無人機(jī)航拍在刑事案件現(xiàn)場照相中的應(yīng)用[J].海峽科學(xué)，2016（10）：60.

[2]孫振文，劉冠華，王明直，等.無人機(jī)航拍技術(shù)在犯罪現(xiàn)場勘查中的應(yīng)用探討[J].刑事技術(shù)，2016，41（5）：398-401.

[3]李智財(cái)，曾友林，馮志華，等.基于4G技術(shù)的無人機(jī)遠(yuǎn)程可視化指揮調(diào)度系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用[J].交通與科技，2019（03）：37.

[4]魯璽龍，劉冠華，晏于文，等.無人機(jī)在案事件現(xiàn)場勘查中的應(yīng)用[J].刑事技術(shù)，2018，43（6）：477-480.

[5]熊緯輝.警用無人機(jī)監(jiān)管與應(yīng)用問題研究[J].云南警官學(xué)院學(xué)報，2019（04）：77-81.