徕卡MAP360+HDS三维重建系统在美国阿兹特克高中枪击案件的现勘应用
发布日期:2020-08-28
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作者:Li
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2017年12月7日上午,美国新墨西哥州圣胡安县警察局就发生在阿兹特克高中的枪击案件做出了通报,上午8点,一名21岁的男子携带一支9毫米的半自动手枪进入学校,刚开始有2名学生被枪杀,随后学校被迅速封锁,数十人逃出了学校,在大约10分钟的时间内,这名嫌疑人开了82枪,然后自杀。

在距离案发现场400多英里的新墨西哥州拉斯克鲁斯市警察局,调派了犯罪现场调查专家克林特·诺里斯(Clint Norris)作为专案组组长到现场指导案件分析,并使用了徕卡测量最快速、最精准、最可靠的三维扫描仪对现场进行三维重建,以三维实景重建数据作为案件分析和判断的基础信息。

案发现场是两座人行天桥连接的两栋教学楼,专案组首先使用三维扫描仪采集了与案件相关的区域,其中一个面积较大的教室是嫌疑人唯一能够进入学校的通道,在最近的卫生间内发现了两名遇害者,在边上的楼梯位置也发现了嫌疑人上下楼的痕迹,可以看出嫌疑人在一层和二层活动的路径,由此可以判断嫌疑人进入教学楼的位置。

为了能够更加全面分析案情,专案组对相关的两栋教学楼的外部及周围建筑也进行了扫描,在现场工作了近30个小时,共扫描了83个位置的三维数据和全景图像,案件现场信息就全面地记录下来,这样就可以对案件抢救相关的停车场和急救车辆也都进行展示和分析。

完整的2D/3D现勘图绘制

返回到办公室后,专案组将采集的所有数据拼接到一起,数据量超过100GB,诺里斯需要将重建的三维数据绘制成方便查看的二维图、立体图和三维图,尽管这起案件不会进入司法审批程序,但基于三维重建数据的事后分析还是非常有价值的,让案件尽可能清晰、简洁和准确的呈现是非常重要的。

专案组面临的最大挑战是基于百亿级的三维点云数据提取出直观的现勘图,而且需要在效率和细节之间找出一个平衡,诺里斯倾向于把细节尽可能表达清晰,细节展现对于案件分析是至关重要的。

智能的CAD制图软件简化了绘图过程

为了能够快速处理,诺里斯使用了他熟悉的徕卡Map360调查取证软件,该软件界面友好、易于使用,可以兼容所有采集工具获取的数据,并能够进行处理、分析、可视化呈现,并生成清晰、简洁的成果报告,还有一个最大的优点就是可以无缝导入三维点云数据,它与徕卡Cyclone软件配合使用,简直是天衣无缝,徕卡Map360的点云模块可以直接加载徕卡Cyclone项目数据库的点云数据,通过COE功能与徕卡Cyclone软件的对象文件直接转换,极大提高了数据的兼容性。

把点云数据从徕卡Cyclone无缝加载到徕卡Map360 软件后,可以通过点云剪裁工具和切片工具快速呈现所 需绘制区域的点云数据,通过俯视图,可以非常清楚查 看墙壁的轮廓和其他信息,然后就可以非常精确地绘制 现勘二维和三维图,并使用符号库添加图形符号,生成 直观的图形报告。

徕卡MAP360调查软件

一个案件经常需要提供多个场景的现勘图,诺里 斯使用其他绘图软件时,需要创建多达10个项目文件 才能完成所有的报告。现在使用徕卡Map360调查取证 软件,有绘图菜单栏、可定制的工具栏等灵活设置的 窗口,可根据自己的使用习惯进行调整,只需要创建 一个项目文件就可以完成所有场景的绘图。

与点云的无缝交互,简化了证据标注的操作

下面这个案件的现场共有197处证据需要标注,有 些证据扫描仪无法采集的区域(如天花板),因此不 可能在图形中增加所有的证据信息,但是诺里斯通过 徕卡Map360做到了,有了三维实景,一切重要证据都 可以完成标注。

以前,诺里斯会在徕卡Cyclone的三维点云中进行物证的标注和测量,然后在绘制现勘平面图,徕卡Map360导入和导出COE文件的功能简化了这一操作过程。现在诺里斯在徕卡Cyclone中使用不同的颜色和图层来标记不同类型的证据信息,以便与规范要求的绿色、红色、白色证据标注相一致。通过剪裁工具,可以把处理的区域单独分离出来,一次处理一个小区域,比如一个区域有50个证据需要标记,可以使用徕卡Cyclone把这些标记点导出为COE文件,并将他们导入到徕卡Map360软件中,这些标记点与点云还保持在徕卡Cyclone中同样的层次关系,就不需要在徕卡Map360中对每个位置进行测量了,只需要使用证据标记工具把这些位置的物证进行添加到视图中就可以了。

所有的教学楼都需要三维重建,三维扫描技术使之成为可能

为了能够准确描述出所有受害者所在的位置,诺里斯需要结合三维点云和图像,特别是在三维扫描后,现场痕迹调查时新发现的物证信息,虽然有照片可以显示物证信息,但无法用简单的语言描述它在实际现场中的具体位置。使用徕卡Map360可以根据现场的结构信息,如一个房间的有墙体或地砖作为参考,重新设置局部的绘图坐标系,并根据扫描数据的实际尺寸绘制出1:1的图形。然后,再把物证实际位置先进行标注,这不仅体现了三维点云的精准性,也能够体现三维点云的扩展功能。

每一处细节都为案件的分析研判提供了真实的数据依据

有时处理比较紧急的案件,受到时间的限制,使得诺里斯不能按照他的预期把所有的细节都展示出来,但是三维重建数据提供的数据完整性是毋庸置疑的,特别是像阿兹特克高中这样的复杂案件,进行三维重建是非常适合的,这样所有需要查看的位置关系都可以真实准确地呈现。

诺里斯本可以使用徕卡Map360的符号库绘制相关的图形,但由于诺里斯有绘画美术功底,所以他更喜欢用绘图工具进行手工绘制,包括受害人是尸体符号等。他还使用专用的绘图计算机,绘制了一些特殊物件,如显示器、键盘等,然后把这些符号作为块状符号导入徕卡Map360,这样绘制出的现勘图就更加真实。

诺里斯在混凝土人行道和建筑物之间绘制了伸缩缝,虽然在技术上,这些精细的绘制没有必要,但对诺里斯来说,这些细节可以帮助相关人员了解现场细节,这非常重要。如果一个急救人员被一个凸起的伸缩缝绊倒,在现勘图上把这些特征信息绘制出来就可以唤起他们的记忆,能够为举证人或受害人提供最清晰、最准确的回忆线索,所以这就是诺里斯追求细节的重要原因。

案件的事后分析和汇报展示

诺里斯使用三维重建的实景数据和制作的现勘图报告,先后给学校领导、当地政府、专案组等进行了案件汇报,非常直观清晰地说明了现场发生了什么、现状是什么、处理的过程及最终的结论等。

先进技术辅助提高了案件勘查效率

阿兹特克高中的枪击案是诺里斯处理的最复杂的案件,诺里斯用了很多时间绘制现勘平面图,使得每一次细节都得到了精细呈现,徕卡Cyclone软件和徕卡Map360软件的配合使用,提高了数据处理的效率,也帮助诺里斯能够在很多案件中处理好任务时间要求和工作质量之间平衡的挑战。

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