基于無人機(jī)的道路交通事故現(xiàn)場照相與攝像技術(shù)研究

何樹林, 吳 昊, 李 震

(遼寧警察學(xué)院治安管理系， 遼寧大連 116036)

0 引言

傳統(tǒng)道路交通事故現(xiàn)場照相與攝像的主要工具為照相機(jī)和攝像機(jī)。道路交通事故現(xiàn)場勘查照相與攝像的內(nèi)容，應(yīng)當(dāng)與現(xiàn)場勘查筆錄相一致，客觀全面地反映出道路交通事故現(xiàn)場的相關(guān)信息，即事故的時間、地點(diǎn)、道路走向、天氣情況、肇事的交通工具、接觸點(diǎn)的位置、現(xiàn)場遺留的痕跡物證等。因此，道路交通事故現(xiàn)場勘查的方位照相與攝像、概覽照相與攝像、局部照相與攝像、細(xì)目照相與攝像、元素照相與攝像和對比照相與攝像6種方式[1]，可靈活采用回轉(zhuǎn)連續(xù)拍攝和直線連續(xù)拍攝等方法，按道路交通安全管理法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)“規(guī)范、真實(shí)、準(zhǔn)確”的要求進(jìn)行拍攝，編排、編輯和整理，以保證道路交通事故客觀、公正處理“證據(jù)”的需要。

公安機(jī)關(guān)交通管理部門處理道路交通事故的一個重要步驟，就是在現(xiàn)場勘查時通過照相與攝像技術(shù)，來固定道路交通事故現(xiàn)場的“證據(jù)”，為下一步道路交通事故的認(rèn)定和處理提供重要的依據(jù)。不論是輕微道路交通事故現(xiàn)場的勘查，還是重大道路交通事故現(xiàn)場的勘查，都需要對道路交通事故的現(xiàn)場進(jìn)行照相或攝像。道路交通事故現(xiàn)場勘查的照相與攝像技術(shù)，從時間上看國內(nèi)外，基本始于20世紀(jì)30 年代，用于記錄和保存道路交通事故現(xiàn)場的一些關(guān)鍵信息，應(yīng)用于對道路交通事故進(jìn)行簡單的定性分析。20世紀(jì)40 年代，作為道路交通事故現(xiàn)場勘查的證據(jù)固定手段[2]。目前，我國大多道路交通事故現(xiàn)場勘查固定證據(jù)的主要手段，還是基于最普通的照相、攝像、測量、繪圖等的直接人工勘查方法，但隨著我國道路交通的快速發(fā)展，都不能達(dá)到目前道路交通事故現(xiàn)場快速勘測的要求。并且，在傳統(tǒng)的道路交通事故現(xiàn)場照相和攝像中，還存在著：對道路交通事故現(xiàn)場方位照相中的道路走向確定困難；夜間在進(jìn)行方位照相和概覽照相時，由于受光線照度不足的影響，圖像模糊問題突出；現(xiàn)場照相，有時受天氣影響而導(dǎo)致的不確定性；事故處理民警在拍攝過程中的安全風(fēng)險；現(xiàn)場照片編排整理工作的繁瑣性等缺陷。因此，鑒于目前道路交通事故現(xiàn)場勘查照相和攝像中存在的許多缺點(diǎn)，傳統(tǒng)的人工照相與攝像、測量及繪圖方法，已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代道路交通事故快速處理的需要，迫切需要先進(jìn)的數(shù)字拍照和攝像的方法“非軍用無人機(jī)照相與攝像技術(shù)”，來逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)的“人工照相和攝像技術(shù)”， 以充分滿足廣大人民群眾，對道路交通事故發(fā)生后“快勘、快撤、快處、快賠”的實(shí)際要求。

1 道路交通事故現(xiàn)場勘查照相與攝像途徑的創(chuàng)新

現(xiàn)場勘查、照相、攝像、測量、繪圖等是道路交通事故深度調(diào)查的第一步，目的在于獲取較多的事故發(fā)生后的相關(guān)信息，以此用來分析道路交通事故的發(fā)生過程、判斷事故發(fā)生的原因。道路交通事故所有信息中，最重要的是車輛、道路和痕跡三者之間的空間關(guān)系，目前道路交通事故現(xiàn)場記錄圖是最好的呈現(xiàn)方式。按照現(xiàn)有的道路交通事故深度的調(diào)查方法，人工測量、現(xiàn)場照相，其繪圖的過程都是先勘測若干個現(xiàn)場點(diǎn)，再通過畫圖進(jìn)行標(biāo)注，因此它們各自存在一定的缺陷。

基于道路交通事故現(xiàn)場圖，是根據(jù)正投影原理繪制的。為解決傳統(tǒng)道路交通事故現(xiàn)場勘查照相與攝像、繪圖的缺陷問題，結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)成果，可以通過“非軍用無人機(jī)”安裝紅外線照相和攝像設(shè)備，進(jìn)行道路交通事故現(xiàn)場方位和概覽照片的拍攝，準(zhǔn)確確定道路走向，獲取夜間道路交通事故現(xiàn)場方位和概覽的清晰照片和攝像資料，為道路交通事故處理，提供精準(zhǔn)“證據(jù)”資料。

2非軍用無人機(jī)航拍技術(shù)在道路交通事故現(xiàn)場勘查中的應(yīng)用

2.1 非軍用無人機(jī)情況簡介

無人機(jī)，是通過無線電遙控設(shè)備或機(jī)載計算機(jī)程控系統(tǒng)進(jìn)行操控的不載人飛行器[3]。無人機(jī)使用成本低，結(jié)構(gòu)簡單，在遇到突發(fā)事情應(yīng)急、預(yù)警有很大的作用。無人機(jī)的航拍與攝像，是以無人駕駛的飛機(jī)作為空中平臺，以搭載的高分辨率CCD數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、紅外掃描儀、激光掃描儀、磁測儀等設(shè)備獲取所需信息，再用計算機(jī)對所獲圖像信息進(jìn)行相關(guān)處理，并按照一定的精確度要求而制作成圖像。無人機(jī)系統(tǒng)在設(shè)計和最優(yōu)化組合方面具有突出的特點(diǎn)，是高度集成了高空拍攝技術(shù)、遙控技術(shù)、遙測技術(shù)、視頻影像技術(shù)、微波傳輸技術(shù)和計算機(jī)影像信息處理技術(shù)的新型高科技應(yīng)用產(chǎn)品。

2.2 非軍用無人機(jī)的發(fā)展與航拍技術(shù)的現(xiàn)狀

無人機(jī)分為無人直升機(jī)、無人固定翼、無人飛艇、無人多旋翼無人機(jī)、無人傘翼機(jī)、撲翼式微型無人機(jī)等6大類。其中多旋翼無人機(jī)應(yīng)用較廣范， 它具有結(jié)構(gòu)簡單，容易拆卸，操控方便，無需跑道，可垂直起降，可空中懸停等優(yōu)點(diǎn)。但在續(xù)航方面，多旋翼無人機(jī)能量轉(zhuǎn)換效率低，在承載性能方面，多旋翼無人機(jī)也相對較差。但是隨著電池能量密度的不斷提升、材料的輕型化和機(jī)載設(shè)備的不斷小型化，多旋翼無人機(jī)依然具有巨大的潛力。20世紀(jì)90年代以后，多旋翼無人機(jī)開始快速發(fā)展，如圖1所示。中國的大疆DJI、美國的3DRobotics、法國的 Parrot成為無人機(jī)市場的先驅(qū)。近年來，無人機(jī)的航拍技術(shù)廣泛應(yīng)用于攝影、森林和農(nóng)業(yè)監(jiān)測、自動監(jiān)測、緊急情況監(jiān)測、災(zāi)害監(jiān)測、交通監(jiān)控、3D建模、遠(yuǎn)程遙感等[4]。

2.3 非軍用無人機(jī)航拍技術(shù)在道路交通事故現(xiàn)場勘查中的應(yīng)用

(1)無人機(jī)小型輕便、低噪節(jié)能、高效機(jī)動、輕型化、小型化、智能化，在道路交通事故現(xiàn)場勘查中的照相與攝像，具有高度清晰、比例尺大、面積小的優(yōu)點(diǎn)，特別是在獲取帶狀道路交通事故現(xiàn)場的航拍影像中尤為突出，如公路交通事故的現(xiàn)場等。

(2)無人機(jī)的航拍影像，結(jié)合傳統(tǒng)道路交通事故現(xiàn)場的拍照與攝像工具，更能反應(yīng)道路交通事故現(xiàn)場的具體客觀情況。

(3)無人機(jī)的實(shí)時影像傳輸，使地面上的工作人員可以得到實(shí)時的拍照數(shù)據(jù)和反饋。

(4)由于發(fā)生道路交通事故后產(chǎn)生的路段擁堵，警車、消防車、救護(hù)車等救援車輛無法第一時間到達(dá)事故的現(xiàn)場，使用無人機(jī)可以到前方了解情況，然后制定救援策略。

(5)發(fā)生墜橋、墜河等道路交通事故，交通警察不便采用傳統(tǒng)方式進(jìn)行影像記錄，但使用無人機(jī)航拍可以跨越這些障礙。

(6)在高速公路上，如果發(fā)生多車連撞的大事故現(xiàn)場，傳統(tǒng)相機(jī)和攝像技術(shù)不能完整記錄整個道路交通事故現(xiàn)場的概況，但使用無人機(jī)航拍可以從空中實(shí)現(xiàn)完整的記錄。

(7)道路交通事故發(fā)生后，最容易帶來的就是二次事故，在道路上作業(yè)的交通警察其實(shí)是冒著很大的安全風(fēng)險。如果利用無人機(jī)作業(yè)可以有效地保證交通警察的人身安全。

(8)道路交通事故發(fā)生后，最常見的是車輛擁堵，如果使用無人機(jī)航拍，則可高效、快捷。拍攝完畢即可快速拆除現(xiàn)場，迅速恢復(fù)道路交通秩序。

(9)由于在夜間處理道路交通事故時，傳統(tǒng)的數(shù)碼照相與攝像機(jī)受到限制，利用閃光燈只適用于近距離拍攝和細(xì)目照相。如使用無人機(jī)可利用航拍的影像數(shù)據(jù)和計算機(jī)，對所獲圖像的信息進(jìn)行加工與處理。

2.4 非軍用無人機(jī)航拍在道路交通事故現(xiàn)場繪圖和案卷制作中的應(yīng)用

通過無人機(jī)航拍獲取的道路交通事故現(xiàn)場照片和攝像資料，不僅方便道路交通事故處理民警現(xiàn)場繪圖，還保證了道路交通事故處理民警在勘查道路交通事故現(xiàn)場時的人身安全。同時也方便了道路交通事故處理民警后期對道路交通事故案卷的制作。無人機(jī)航拍資料在道路交通事故案卷制作中的具體應(yīng)用有以下幾個方面。

(1)利用計算機(jī)技術(shù)，將道路交通事故現(xiàn)場概覽照片與交通現(xiàn)場繪圖相關(guān)聯(lián)。依托于無人機(jī)拍攝的現(xiàn)場俯視圖和遙感技術(shù)獲得的道路準(zhǔn)確走向，自動測量出繪圖需要的各種數(shù)據(jù)，如車輛前輪與路邊距離、后輪與路邊距離、事故車輛之間的距離、路寬、定位等數(shù)據(jù)，可以直接幫助事故處理民警繪制現(xiàn)場圖，使得道路交通事故處理民警，在現(xiàn)場繪圖時更方便、準(zhǔn)確，省時、省力。無人機(jī)拍攝道路交通事故現(xiàn)場概覽照片與道路交通事故現(xiàn)場繪圖之間相聯(lián)系的典型案例，如圖2和3所示。

圖2 某道路交通事故現(xiàn)場概覽照(無人機(jī)拍攝)

圖3 某交通事故現(xiàn)場圖

(2)通過無人機(jī)拍攝的道路交通事故現(xiàn)場照片，同時獲得繪圖所需要的各種數(shù)據(jù)，與人工實(shí)際測量所獲得的數(shù)據(jù)一樣精確，不再需要交通事故處理民警實(shí)地測量，既減少了辦案民警的工作量，又可以改善事故處理民警在道路交通事故現(xiàn)場處理時的安全性。

(3)通過色彩還原技術(shù)對非軍用無人機(jī)，于夜間通過紅外照相與攝像所獲得的較清晰方位照相與攝像和概覽照相與攝像進(jìn)行補(bǔ)色和還原。色彩素材可通過白天對現(xiàn)場相關(guān)物體和元素進(jìn)行二次拍攝，并通過計算機(jī)技術(shù)進(jìn)行獲取。

(4)利用計算機(jī)技術(shù)，自動篩選無人機(jī)拍攝的每張照片和攝像資料，剔除與道路交通事故現(xiàn)場無關(guān)的，并將相關(guān)聯(lián)的現(xiàn)場照片自動歸類，以減輕道路交通事故處理民警編排、編輯工作的負(fù)擔(dān)。

3 結(jié)語

(1)道路交通事故現(xiàn)場勘查時照相、攝像、測量、繪圖等技術(shù)，是道路交通事故處理獲取證據(jù)的重要步驟和組成部分。鑒于目前道路交通事故現(xiàn)場勘查中存在的缺陷，人工照相與攝像，測量與繪圖等方法，已不適應(yīng)現(xiàn)代道路交通事故快速處理的要求，迫切需要先進(jìn)的數(shù)字拍攝方法“無人機(jī)照相與攝像技術(shù)”，來逐步替代現(xiàn)有的“人工照相和攝像技術(shù)”，以充分滿足廣大人民群眾，對道路交通事故發(fā)生后“快勘、快撤、快處、快賠”的實(shí)際要求。

(2)無人機(jī)航拍技術(shù)在道路交通事故現(xiàn)場勘查、照相、攝像、測量、繪制現(xiàn)場圖工作中，大大減輕了道路交通事故處理民警的工作量，提高了道路交通事故處理工作的效率，減少了道路交通事故處理民警在道路交通事故現(xiàn)場作業(yè)的時間，進(jìn)而降低了發(fā)生車輛碰撞二次事故的可能性。無人機(jī)航拍技術(shù)將道路交通事故現(xiàn)場概覽照相和現(xiàn)場圖繪制有機(jī)地結(jié)合起來，并能精確測量繪圖所需的各種數(shù)據(jù)，提高了道路交通事故現(xiàn)場處理的速度，確保了道路交通運(yùn)行更加安全、有序和暢通。

(3)無人機(jī)航拍技術(shù)在道路交通事故現(xiàn)場勘查中的應(yīng)用，對于道路交通事故證據(jù)的提取具有十分強(qiáng)大的優(yōu)勢。無人機(jī)小型輕便、低噪節(jié)能、高效機(jī)動、輕型化、小型化、智能化，在道路交通事故現(xiàn)場勘查中的照相與攝像，具有高度清晰、比例尺大、面積小的優(yōu)點(diǎn)，特別是在獲取帶狀道路交通事故現(xiàn)場的航拍影像中尤為突出，如公路交通事故的現(xiàn)場等，更能反應(yīng)道路交通事故現(xiàn)場的具體客觀情況。使用無人機(jī)可以到達(dá)因道路擁堵而救援車輛無法到達(dá)的地方；可以跨越障礙；可以完整記錄多車連撞的大事故現(xiàn)場；可以非常有效地保證交通警察的人身安全；可以快速拆除現(xiàn)場，迅速恢復(fù)道路交通秩序。同時，有效簡化道路交通事故處理民警的辦案程序， 提高道路交通事故處理工作的技術(shù)含量，符合當(dāng)下科技強(qiáng)警的要求，符合向科技要警力的方針。

(4)通過無人機(jī)航拍獲取的道路交通事故現(xiàn)場照片和攝像資料，不僅方便道路交通事故處理民警現(xiàn)場的繪圖，還保證了他們在勘查道路交通事故現(xiàn)場時的人身安全。同時也方便了道路交通事故處理民警后期對道路交通事故案卷的制作。

(5)無人機(jī)的航拍技術(shù)，還廣泛應(yīng)用于攝影、森林監(jiān)測、農(nóng)業(yè)監(jiān)測、自動監(jiān)測、緊急情況監(jiān)測、災(zāi)害監(jiān)測、交通監(jiān)測、3D建模和遠(yuǎn)程遙感等方面。