基于無人機航拍技術在火災現場勘查中的應用探討

王俊杰

摘要：隨著無人機應用領域的不斷拓展，無人機航拍技術在各類事故現場勘查領域的作用日益凸顯。在火災現場勘查中，無人機作為操作平臺搭載不同設備具備實現全面、立體、多維、客觀的取證，提高特殊條件下現場勘驗的質量、效率和安全性。文章介紹了無人機航拍技術在火災現場勘查方面的應用現狀，對該技術的拓展應用進行了分析，也對今后無人機航拍技術在火災調查領域的研究應用進行了展望。

關鍵詞：無人機;航拍;火災現場勘查

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

無人機航拍技術是以無人機作為搭載平臺，通過專用照相機、攝像機以及視頻無線傳輸技術，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。無人機航拍技術具有的優勢包括：（1）視野全面，具有超視距控制，具有廣闊的視野，可實現多角度、大視角拍攝，按需獲取現場重要信息;（2）影像分辨率高，可獲取地面分辨率0.1m的影像;（3）機動靈活，無人機具有重量輕、反應能力快捷，對環境和氣候有一定適應能力;（4）功能豐富，可以搭載高分辨率采集設備，實時監控傳輸設備，以及其他特殊采集設備等，可滿足不同領域功能需求。

目前，諸多行業已利用無人機航拍技術實現高空偵察與遙測，包括：公共安全、應急救災、攝影測量、資源勘探、環境與災害監測、城市管理、事故勘查等。鑒于無人機航拍技術的優勢，讓勘查人員從高空觀察火災現場更加可行和便捷，為火災調查現場照相、現場制圖、重構火場、遠程勘查、尋找和固定火災痕跡物證提供了新的技術手段。

1? 無人機航拍技術在火災現場勘查中的應用現狀

火災現場勘驗的主要任務是發現、收集與火災事實有關的證據、調查線索和其他信息，分析火災發生、發展過程。在現場勘查的過程中發現和收集證據、存儲現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、森林火災現場尤為明顯，其主要體現：（1）現場范圍廣、搜索的面積大，無法做到對痕跡物證的細致收集;（2）現場無高點，方位照片和概貌照片范圍有限，難以反映現場的地理方位和痕跡物品的位置關系，無法做到對現場的有效固定;（3）現場地形、地貌復雜無法到達且存在危險，對痕跡物證無法固定和提取，大大影響現場勘查的質量等。無人機航拍技術作為一種新型的現場勘查技術手段，可實現高角度、遠距離、全方位的現場勘查，不僅提高現場勘查質量和工作效率，也能夠有效保護勘查人員的自身安全[1]。

1.1? 高角度、大面積現場全景拍照

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

1.2? 遠距離、全方位實時火災現場勘查

無人機信號有效傳輸距離可達數千米，為勘查人員無法及時抵達現場觀察或到達困難的火災現場勘查提供了有效手段。在火災救援處置過程中，勘查人員可以遠距離操控無人機，在第一時間接近火災現場核心位置進行信息數據采集，在起火點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現場，根據需要調整飛行高度和拍攝視角，實現高俯視、全方位、寬幅度、大視野的俯拍效果，能夠更清晰地反映火災現場中心位置與周圍事物的關系，尋找火災發生蔓延痕跡特征。尤其高層建筑火災通過傳統拍照方式無法獲取高樓外側的燃燒痕跡，可以采用無人機環繞飛行、圓角平飛、盤旋拉升、俯瞰旋轉等航拍方法，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，掌握火災痕跡特征變化規律，如圖3、圖4，對起火部位的認定和起火原因的判斷提供科學依據。

1.3? 機動、靈活快速固定現場痕跡

現場原始狀態信息對火災調查有極其重要的作用，對于短時間就要恢復正常秩序的現場，或根據火災撲救需要對現場進行大面積破拆或沙土覆蓋的火災現場，傳統的人工勘查方法或因受恢復現場時間限制，或因現場復雜，勘查人員無法快速進入現場核心區域，僅能在現場外圍進行粗略勘查，難以準確、全面地觀測到整個現場范圍和核心內部狀況，如高速公路上的行駛車輛火災，勘查人員需要在交通秩序恢復前對現場進行快速記錄，或大面積鋼結構倉儲建筑坍塌火災在現場破拆或沙土覆蓋前，勘查人員要對現場原始概貌做好證據固定等。此時可充分發揮無人機航拍技術機動、靈活的特點，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，這是其他設備和機械無法比擬的優勢，勘查過程中可以在空中實時進行靜態、動態拍攝，全方位搜集現場圖像信息，快速、準確固定現場痕跡物品的原始、移動狀態，完整記錄和保存現場情況，降低作業強度，縮短勘查時間，為調查事故原因提供有力支持。

2? 無人機航拍技術在火災勘查中的拓展應用

目前，無人機航拍技術已逐步在火災現場勘驗中予以應用，因受搭載設備功能和性能的限制，大多作為拍攝和錄像的一種技術延伸僅應用于現場勘查等靜態全景拍攝，其他現場勘驗效果功能拓展使用還不盡理想。為實現無人機在多場景下的勘查應用，滿足對整個火災現場全方位、多角度的立體化勘查需求，筆者借鑒無人機在警務領域案件勘查上的相關研究和應用，將航拍技術與光學技術、測繪技術以及搭載設備進行擴充和拓展，為火災現場勘驗效能的提升提供強有力的技術支撐[2]。

2.1? 火災現場重建

無人機航測是以無人機作為平臺，以機載遙感設備，如數碼相機、光學相機、紅外掃描儀、激光掃描儀等獲取信息，用計算機對圖像信息進行處理，并按照一定精度要求制作成圖像。火災現場勘查可利用無人機測繪技術獲取起火建筑物的尺寸信息，實現空間、距離、體積、面積等數據的快速精準測量。目前，可利用光學技術，采用正射、傾斜攝影技術構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是采用垂直、傾斜鏡頭同步進行影像采集，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，還可以通過先進的定位、融合、建模等技術生成真實的三維模型。火災現場三維實景重建可以全方位真實地記錄火災現場環境、物體及痕跡物證等一切現場實景的立體信息，并整合現場細目、測量數據、文字介紹等多媒體效果，改善和提高現場調查、取證、制圖技術，提高事件現場三維環境分析與處理速度，建立全方位的火災信息化記錄。其主要優勢在于：一是實現火災現場全景重現，調查人員可通過火災現場三維實景信息在不到場的情況下進行反復勘查，分析起火部位可能存在潛在的痕跡物證，確定進入現場勘查人員、任務及路線，制定可行性現場勘查方案，提高現場勘查效率;二是形成火災蔓延過程動畫模擬，運用軟件重現火災發生、發展以及蔓延擴大的過程，為案例的復盤和火災延伸調查提供科學依據。

2.2? 專家可視化遠程“問診”

目前，采用無人機進行遠程可視化調度已開始廣泛應用于災害事故、應急救援、指揮調度等方面，即利用無人機采集現場實時視頻，同步融合災害事故現場概貌、受損建筑情況、消防員、救援設施物資等信息，實時掌握事故周邊環境動態變化情況，實現應急救援現場各級指揮員信息遠程即時互通，視頻、圖像、語音實時交互。隨著5G技術和無人機技術的有效融合，依靠既有通信網絡，對相應的有線與無線通信資源加以整合處理，和相關的音響、智能手機以及平板等裝置相連，不僅能進行語音、視頻通信交流，還實現了數字會議的效果，并借助5G技術，運用當前的智能手機和平板的基礎上，以App的形式幫助現場勘查人員和異地火調專家之間的信息交流，接受火調專家異地實時可視化遠程勘驗指導，實現人機分離、遠程勘查，提升火調專家和調查人員遠程勘驗協同能力。

2.3? 痕跡物證遠程采集

利用無人機擴展組件可根據需求增加的特點，在無人機上可搭載機械臂、真空泵、光源和紅外攝錄設備等，并植入相應的控制程序，實現無人機對固體、液體和氣體物證的發現提取，以及在低照度條件下的攝錄功能[4]。在爆炸、化工、高層建筑室外火災現場，建筑物會受到不同程度的破壞，或人力無法達到的情況，貿然勘查現場存在風險。比如爆炸物未完全爆炸、化工品液體泄漏、氣體泄漏和化學藥劑擴散等現場，為避免現場勘查過程中發生次生事故，選擇遠程控制無人機，根據現場情況，針對不同物證在無人機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械臂抓取，液體可搭載液體采集設備提取，氣體泄漏和化學藥劑擴散可搭載氣體采樣或氣體監測模塊等，這樣便可以擺脫特殊環境的束縛，提高在特殊環境下痕跡物證的提取率。

3? 無人機航拍技術應用前景

無人機技術在現場勘查領域的研究和應用將不僅是搭載設備和應用領域的擴充，更重要的是面對復雜現場和復雜痕跡物證的精細化和智能化勘驗[5]。無人機的研發應根據實戰應用需要，加大與科研院校及生產企業的交流與合作，在電池續航、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展，使無人機航拍技術更加智能，作為人工勘驗的一種有效補充手段，更加符合火調人員在實戰應用中的需求，將有限的人力解放出來，為火災調查工作提供有力的保障。雖然無人機的使用給現場勘查帶來了極大的方便，但目前無人機的使用缺少相應的勘查技術標準，無人機勘查操作應用規范化建設有待提升，軟硬件相結合的勘查指揮系統有待建立等。未來，無人機在火災調查領域的發展和應用前景將會愈加廣闊。

參考文獻：

[1]蘭海.無人機航拍在刑事案件現場照相中的應用[J].海峽科學，2016（10）：60.

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

[3]李智財，曾友林，馮志華，等.基于4G技術的無人機遠程可視化指揮調度系統的建設與應用[J].交通與科技，2019（03）：37.

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

[5]熊緯輝.警用無人機監管與應用問題研究[J].云南警官學院學報，2019（04）：77-81.