立體足跡提取方法進(jìn)展研究

楊映輝

(中國人民公安大學(xué)，北京 100038)

立體足跡提取方法進(jìn)展研究

楊映輝

(中國人民公安大學(xué)，北京 100038)

目前犯罪現(xiàn)場立體足跡的提取方法分為光學(xué)記錄法和制模法，而針對立體足跡制模材料的研究方向進(jìn)展情況提出牙科超硬石膏應(yīng)用于立體足跡提取的設(shè)想并對其前景進(jìn)行了展望。

立體足跡;提取方法;進(jìn)展

足跡是人類生活中足與地面等客體接觸時留下的痕跡，即人在進(jìn)行站立、行走等活動時自身重量 (人體重力)和人體肌力通過足作用于地面等物質(zhì)客體上形成的痕跡，俗稱腳?。?］。在刑事技術(shù)研究領(lǐng)域，主要研究的是在犯罪活動中以及與犯罪活動相關(guān)的過程中，留下的足跡。足跡有很多分類方式，比如根據(jù)造型客體的不同可以分為赤足足跡和穿鞋、襪足跡;根據(jù)承受客體的表面變化形態(tài)，分為立體足跡和平面足跡。

一、足跡檢驗的重要性

足跡在一定程度上反映了遺留人的人身特征，以及赤足或鞋襪的細(xì)節(jié)特征。另外，由于犯罪活動是在一定時間和空間內(nèi)進(jìn)行的，所留下的足跡是犯罪活動過程的反映［2］。1786年足跡檢驗首次由蘇格蘭的一位警官應(yīng)用于刑事案件中［3］，而現(xiàn)在足跡檢驗已經(jīng)成為刑事技術(shù)的最重要的組成部分之一。芬蘭國家調(diào)查局工作人員Markku Liukkonen在1996年進(jìn)行了一項名為“足跡或工具檢驗人員在法庭科學(xué)實驗室中承擔(dān)的責(zé)任”的問卷調(diào)查工作。他們向78個法庭實驗室發(fā)出了問卷，其中的62個位于歐洲的27個國家，16個位于歐洲以外的6個國家［4］。根據(jù)該機構(gòu)的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，設(shè)有足跡或工具實驗室的36個法庭科學(xué)實驗室每年辦理案件的總量是79775件，其中排第一的是穿鞋足跡相關(guān)的檢驗，共有28093件，而大多數(shù)人認(rèn)為應(yīng)該排在第一位的指紋相關(guān)的檢驗排在第二位，共有20624件。雖然以上數(shù)據(jù)不能完全說明足跡檢驗在法庭科學(xué)領(lǐng)域全球范圍內(nèi)的重要性，但在一定程度上還是能夠讓人對足跡檢驗的重要性有一個客觀的認(rèn)識。

二、立體足跡的提取方法

根據(jù)足跡的承痕客體的是否發(fā)生塑性形變，將足跡分為立體足跡和平面足跡。立體足跡較之于平面足跡，不僅能反映出足接觸部位的立體形象，而且能很好的反映出人行走運動的動力形態(tài)特征［5］。因此，如何完整、準(zhǔn)確、快速的在犯罪現(xiàn)場提取足跡顯得尤為重要。目前，提取立體足跡的方法主要是利用光學(xué)記錄以及制模的方法。

(一)光學(xué)記錄法

1．拍照法

在現(xiàn)場處理任何物證之前，首要的步驟就是拍照記錄，因為拍照固定是無損記錄和提取現(xiàn)場物證的形態(tài)、狀態(tài)，以及其與周圍環(huán)境的關(guān)系的最后方式。拍攝現(xiàn)場足跡照片是最簡便有效的記錄和提取現(xiàn)場足跡的方式之一，當(dāng)然也是首要的方式。主要是利用照相器材，通過配光的變化增強反差，對現(xiàn)場單個出現(xiàn)的足跡以及成趟出現(xiàn)的足跡，進(jìn)行記錄提取。隨著照相器材的發(fā)展，逐漸淘汰了老式膠片相機，目前的數(shù)碼單反相機不僅在操作上更為簡便，而且數(shù)碼存儲卡容量大，支持即拍即看功能，可以方便地對不合格的現(xiàn)場照片進(jìn)行重拍。另外，配合計算機及有限或無線網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離瞬時傳送，方便快捷地使不在現(xiàn)場附近的技術(shù)人員及時入庫查詢，使指揮人員及專家第一時間了解現(xiàn)場情況，讓信息第一時間得到有效利用，為案件的偵破節(jié)約了時間成本。

當(dāng)然拍照法是作為一種提取立體足跡的方法，也存在一些不足。其中一方面是配光的好壞直接影響到照片的質(zhì)量。由于立體足跡往往與背景通常為一種物質(zhì)構(gòu)成，拍攝時只能利用測光照明產(chǎn)生的陰影來表現(xiàn)痕跡的立體分布，其他照相方法沒有任何效果。只有從立體紋線的橫向方向照射才有可能在凹陷區(qū)產(chǎn)生陰影，順著紋線方向照射不會形成陰影區(qū)。因此必須選擇紋線的橫向方向照射立體痕跡［6］。由于立體足跡，尤其是穿鞋足跡，鞋底花紋大多數(shù)不是同一方向的，因此，無論從哪個方向配光，必然會損失一部分細(xì)節(jié)特征;另一方面，由于立體足跡有上下兩個表面，且上下兩個表面不在同一平面上，拍照時由于光圈和焦距的因素，導(dǎo)致景深是有一定的范圍的，如果立體足跡的上下兩個平面之間的距離超過景深的范圍則保證一個平面清楚的情況下，另一個平面就是模糊的，這是一個無法回避的問題。因此，拍照法存在一定的缺陷，它是我們進(jìn)一步使用其他方法提取立體足跡之前，必須的也是至關(guān)重要的步驟。

2．激光三維掃描法

三維掃描技術(shù)誕生于上世紀(jì)90年代。基于三維掃描技術(shù)的三維掃描儀是一種偵測并分析現(xiàn)實世界中無題或環(huán)境的形狀 (幾何構(gòu)造)和外觀數(shù)據(jù) (如顏色、表面反照率等性質(zhì))，并將搜集到的數(shù)據(jù)用來進(jìn)行三維重建計算，在虛擬世界中創(chuàng)建實際物體的數(shù)字模型。三維掃描單個足跡用時短，一般不超過5秒。通過計算機軟件可對得到的三維立體圖形進(jìn)行任意旋轉(zhuǎn)，放大縮小進(jìn)行觀察。

但是刑事案件現(xiàn)場復(fù)雜多變，三維掃描技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)場立體痕跡提取，對掃描儀有較高的要求，如要考慮便攜式設(shè)計，且盡可能適應(yīng)較惡劣的環(huán)境影響。特別是多數(shù)結(jié)構(gòu)光掃描儀在使用時受到環(huán)境光的影響［7］。該技術(shù)也存在設(shè)備造價高，維護(hù)困難，對技術(shù)人員操作水平要求嚴(yán)等缺陷，不利于基層實踐部門推廣使用。

(二)制模法

立體足跡在拍照固定提取之后，最適當(dāng)?shù)姆绞綉?yīng)當(dāng)是制模［8］。目前，用于制模的材料主要有石膏制模、石蠟、硅橡膠、彈性藻酸鹽以及硫磺等材料。

1．石膏制模

足跡制模被用于刑事科學(xué)技術(shù)要追溯到1854年Hugoulin第一個將巴黎石膏 (即普通石膏)用于立體足跡的制模［9］。普通石膏制模目前是我國基層公安機關(guān)技術(shù)部門最常用的方法。其主要步驟有打圍墻，調(diào)石膏，灌石膏，放骨架，二次灌注，封簽標(biāo)號，取模等。根據(jù)承痕客體的不同，還要進(jìn)行一些前處理。比如，粉塵立體足跡要提前在足跡上噴撒固定劑;雪足跡還要將調(diào)制石膏液的水降到零度;積水中的足跡要提前對水做處理等。

在條件較好的情況下，石膏制模能夠較為完整的將現(xiàn)場足跡的特征記錄下來，模型直觀，細(xì)節(jié)特征反應(yīng)性較好，并且成本較低，一直受到基層辦案部門的青睞。然而，該方法在長期的實踐中也暴露出了一些問題，如操作較為復(fù)雜，傾倒時機不易掌握，因此要求操作人員有較高的技術(shù)水準(zhǔn)。在調(diào)制石膏的過程中，容易導(dǎo)致粉塵飛揚，污染環(huán)境，長期操作影響技術(shù)人員的生命健康。另外，普通石膏凝固時間長，強度較差，模型在取出和保管時易破損，需要加骨架已增加其強度。由于其價格低廉，在公安機關(guān)普及率高，多年以來，一直被基層廣泛使用。而國外在上世紀(jì)90年代已使用牙科石代替了普通石膏。

2．石蠟制模

石蠟制模主要用于床鋪、棉紗、棉毛等紡織物軟基承痕客體上的立體足跡的提取。由于紡織物滲透力強，質(zhì)地柔軟，石膏需要用水調(diào)制，而且比重較大，極易破壞足跡。而石蠟具有質(zhì)輕，易凝固，在適當(dāng)溫度下滲透力不強，因此，作為軟基承痕客體上的提取材料是比較合適的。

3．硅橡膠制模

在重大案件中，對于局部細(xì)小的足跡，可用硅橡膠制作模型。因為硅橡膠足跡模型有彈性，不易斷裂、破碎，而且造型細(xì)膩，更能反映出足跡的特征［10］。早期的硅橡膠制模法是在干凈的玻璃板上，用調(diào)墨刀按比例混合硅橡膠、月桂酸二丁基錫 (觸媒劑)、正硅酸乙酯 (交聯(lián)劑)，待調(diào)拌均勻后，輕輕涂于足跡上，約一個小時候干燥取出即可?，F(xiàn)在，使用硅膠槍結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，操作安全。然而，使用國外的硅膠材料成本過高，國內(nèi)的硅膠材料價格僅稍低于國外，且制作的模型韌性較差，不利于保存，在基層很少使用。

4．彈性藻酸鹽糊劑制模

彈性藻酸鹽糊劑是一種牙科口腔制模材料，主要用于牙冠陰模的制作，也可用于立體足跡和潛血足跡的提取。

提取立體足跡主要是通過混合膠結(jié)劑和藻酸鹽糊劑，調(diào)和均勻后倒入足跡中，待凝結(jié)成形后即可。該材料用于提取立體足跡凝固迅速，特征清晰，但模型易收縮變形，強度較差。

國外，Sarena Wiesner等人發(fā)表了藻酸鹽用于提取潛血足跡的研究成果［11］。血足跡的提取，通常有三個不同方向的嘗試。第一是在原始位置增強血足跡，然后提取［12］;第二種是基于提取材料也具有增強的功能，提取和增強同時進(jìn)行的理論［13］;第三種是先提取足跡然后化學(xué)增強［14］。Adair經(jīng)過測試多種提取材料，認(rèn)為藻酸鹽材料是最好的［15］。國內(nèi)也有將其用于提取深色織物上潛血足跡的文獻(xiàn)發(fā)表［16］。

5．硫磺制模法

硫磺制模主要是應(yīng)用于雪足跡的制模。1995年加拿大警察部門已有較為成熟的一套操作流程［17］。國內(nèi)，2012年中國人民公安大學(xué)研究生常冉對雪足跡硫磺制模進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，并在《刑事技術(shù)》雜志發(fā)表了其研究成果［18］。該方法主要是通過加熱將硫磺粉熔化，再將熔化的硫磺液體通過引流渠傾倒于立體雪足跡上，待其固化成型后取出即可。該方法操作簡便、快速，提取時間短，能夠有效的將雪地足跡上的特征較為完整清晰的提取下來，具有實踐價值。

三、展望

根據(jù)上文提到的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，一定程度上反映了足跡研究是法庭科學(xué)研究的一個重要方面，而在足跡研究中，制模材料的研究也占了很大的比例。

多年以來，研究文獻(xiàn)推薦使用巴黎石膏和牙科石膏作為犯罪現(xiàn)場足跡提取的材料。有些學(xué)者推薦使用種類繁多的可用的合成材料來制模［19］。目前研究的足跡制模材料也主要集中在石膏類材料和有機合成材料兩類。筆者認(rèn)為無論使用何種材料來用于犯罪現(xiàn)場立體足跡的提取，它應(yīng)當(dāng)滿足一些條件:(1)綠色環(huán)保，無毒無害，不影響操作人員身體健康，不污染環(huán)境。(2)操作簡便快速，方法易掌握。 (3)溫度適應(yīng)性強，凝結(jié)速度快。(4)模型線性膨脹率低，細(xì)節(jié)反映細(xì)膩，尺寸精度好，固化后能準(zhǔn)確復(fù)制立體足跡形態(tài)。(5)模型抗壓強度與抗彎強度都不低于現(xiàn)有的石膏模型，保存條件要求低。(6)原料易于購買，成本較適合。滿足上述條件的制模材料是現(xiàn)階段制模材料研究的靶向目標(biāo)。

通過查閱大量資料，筆者認(rèn)為牙科超硬石膏作為一種牙科用牙冠制模材料，基本符合上述條件。牙科制模材料有嚴(yán)格行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) (YY0462－2003)，對人體無毒副作用，且有一套完整嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牟僮髁鞒蹋瑢?xì)節(jié)特征的反映性能夠滿足刑事技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，材料在各牙科材料銷售點均可購買，價格適當(dāng)。因此，對牙科超硬石膏應(yīng)用于立體足跡的提取進(jìn)行系統(tǒng)全面的研究具有十分重要的理論和實際意義。

［1］史力民．足跡學(xué)［M］．北京:中國人民公安大學(xué)出版社，2007．1．

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［6］劉建民，李欽，師選生．刑事照相與錄像 ［M］．北京:中國人民公安大學(xué)出版社，2000．188．

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(責(zé)任編輯 劉 敏)

Research on Extracting 3D Footprint M ethods

Yang Yinhui
(Chinese People＇s Public Security University，Beijing 100038)

There are two ways to extract 3D footprint on the crime scene，namely the optical recording method and themoldingmethod．This essay hasmade research on the development ofmoldingmaterials and put forward that die stone used by dentists can be also used in extracting 3D footprint．

3D Footprint;Extracting Method;Development

D918.91

A

1672—6057(2014)01－103－04

2013－12－30

中國人民公安大學(xué)基本科研業(yè)務(wù)費項目 (自然科學(xué)類)2013LGX03－10。

楊映輝，男，湖北襄陽人，中國人民公安大學(xué)2011級在讀碩士研究生，研究方向:痕跡檢驗。