（一）研究背景与消防救援业务需求

据消防救援局公布消息，2019-2020年全年共接报火灾23.3万起，亡1335人，伤837人，直接财产损失36.12亿元，城乡居民住宅火灾亡人数占全年总数的78.3%。随着我国人口老龄化的加快，火灾亡人的老龄人口所占比重已从2009年的占29%提升至2020年的36.2%，远高于老龄人口占总人口16.2%的比重，而住宅火灾中该比例更达到42.9%，瘫痪、残疾、精神病人等群体的比重达到44.3%（与年龄分别统计）。这两个突出问题应引起重点关注，切实加强源头治理、综合治理，提升居民住宅火灾防控水平。随着社会发展及技术进步，传统的消防管理及工作模式滞后并制约消防行业发展的弊端日益凸显，面对火灾防控“自动化”、执法工作“规范化”、灭火指挥“智能化”、队伍管理“精细化”的现代城市消防安全需求，一系列消防安全问题亟待解决。全面落实消防安全工作，是经济社会发展、社会和谐稳定、人民安居乐业的基本保障，以智慧城市建设热潮为契机，越来越多的地区或城市开始研究和实施智慧消防建设。
为此，项目围绕“数据可视——数据共享——数据可用”的解决思路，一方面依托消防部门火灾救援的业务管理需求，一方面针对目前消防事故调查常用设备的问题，计划采用三维建模技术，结合物联网、移动互联网、大数据、云计算、人工智能等技术，研发适用于火灾实景的数据采集终端设备以及设计适用于火灾调查远程勘验协作平台架构。

（二）国内外现状及趋势分析

当前，传统勘验的困难：1调查人员，培训周期长，配备人员少，实战经验少；2勘验过程，地图绘制周期相对较长，存在人为误差。照片勘验，无法获取整体空间信息，证据不够全面；3火灾调查任务加重，群众普法意识增加，追根溯源需求增加;新产品、新工艺带来各类新的安全隐患；案件信息传递效率低；4案件信息传递效率低，若火灾案件涉及刑事犯罪，通过当前勘验输出材料向公安机关、检察院、法院等后续部门阐述现场情况不够直观，沟通效率较低；5舆论压力，发生火灾后新闻报道传播快，社会关注度高。消防队伍火灾原因调查周期承受着舆论压力；6勘验设备，如激光扫描仪这类方法是直接对三维物体的空间信息进行处理，要求设备精度较高，价格昂贵。
近年来，北京、上海等国内消防部门事故调查现场三维扫描设备采购需求量上涨，目前较多采用Faro等国外品牌的激光扫描仪。但这类三维激光扫描仪设备在消防勘察领域应用中存在以下不足：
（1）消防系统数据存在着非常大的敏感和特殊性，保障消防系统的数据安全是非常关键和必要的。加上受中美贸易战等国际因素影响，使用国外进口三维扫描仪，存在一定的数据安全隐患风险。
（3）激光扫描仪价格昂贵，操作复杂，普及困难。
（4）扫描时间长，外部环境变化会引起结果不稳定；后期人工处理工作繁重，不仅重建结果中引入了人为不确定因素，而且时间和人工成本高。
（2）扫描仪技术来源于国外，提供服务人员较多为代理商，技术专业度不足，不仅无法解决采集过程和建模过程出现的技术问题，而且无法进行二次开发。

（三）消防火调三维远程勘验平台

在各类消防火灾事故调查现场，四维火眼三维空间相机，可快速获取清晰的全景影像和三维空间信息，真实、全方位还原现场，并提供高精度的三维空间位置信息，通过本地化部署，将现场数据分享到整个政务系统中。所有相关人员都可通过政务内网进行查看、分享现场数据，为案件分析、汇报提供直观依据。

1. 火调项目管理平台

火调项目管理与三维火场编辑平台是一款软硬件集成系统。通过专业火场勘验设备采集并自动计算生成火灾现场三维数据，快速还原第一现场，结合各类多媒体素材在三维场景的应用，还原痕迹、物证空间位置，结合解说等，直观呈现火灾现场勘验情况。对于疑难案例，可组织专家远程同屏勘验，为火灾事故认定提供最直观的分析沙盘。
同屏勘验功能：是通过空间通信技术，将三维场景信息与主持人在三维火场中的实时运动信息联接，实现同屏通讯沟通。让异地用户，在相同的三维火场中进行同屏联动、语音连线、文字对话、画笔功能等功能。
火调项目管理：该模块整合了火调项目三维火场数据和火灾档案，可随时调用、查看、分享、编辑。便于管理员开展火调项目管理。
火调相机管理：该模块实现勘验设备与勘验队伍的绑定，可进行绑定和解绑，查看已有设备和对应使用的人员。
 
火调档案管理：该模块用于管理火调档案，包括询问笔录、勘验笔录、提取清单、火宅事故认定等，将档案扫描件上传作为电子材料。
 
火调现场重建：将16K分辨率的全景照片与高精度点云信息有机融合，以全景+三维的形式1:1重建火灾事故案发现场。提供便捷的人机交互手段，流畅地在三维实景中沉浸式漫游，为办案人员提供客观的空间数据，加强对现场的理解认知。
物证热点：物证标注，实现在案件的三维场景下对“痕迹、物证”等重要信息以文字、高清图、音视频、物体建模等多种形式直观展示出来。在杂乱无章的火调场景中提供快速定位功能。
测量功能：在空间模型中支持实时准确捕捉模型点位，以测量物证距离、面积、体机等参数，为火调档案提供客观支撑测量精确至厘米级别。
自动生成户型图：AI神经网络算法根据图像数据与点云数据自动生成户型图，同时支持在线户型绘制工具，将空间调整至符合现场的平面/立体户型图。
火调案件下载：一键下载案件场景，将离线文件制作成U盘和光盘递交司法。为最后的司法阶段提供标准化和极致直观的犯罪现场重现，辅助公平正义的裁决。

2. 硬件设备——四维火眼

    四维火眼-消防火调（重大案件)由一个16K鱼眼镜头和三个905nm的激光雷达组成，可以在不降低点云质量的情况下能更好、更快、更安全地完成三维数据的获取。产品特征如下：
1）905nm，激光雷达，可捕获260m建模范围
2）在硬件上，四维深时配备三个905nm激光雷达，三个不同角度的激光雷达，构造出水平360°、垂直267°的采集视场角，使得单点位最高可捕获260m建模范围。
3）±1CM，点云精度，单点200万个点云数据
4)三个多层LiDAR，传感器采集3D测量数据，并结合行业领先的激光定位算法，生成测绘级质量的点云，精度达到±1CM。
5)16K高清实景图，像除了高精度点云数据，四维深时输出的图像质量也得到了飞跃式提升，高清鱼眼镜头可全方位采集高分辨率画面，综合输出高达16K的高清实景图像。
7)58秒，高速单点采集，四维深时凭借其特有的结构设计，在采集速度方面有明显的优势，仅需58秒即可完成单个点位的数据采集。
8)一键操作，易学易用，零基础用户无需专业培训即可使用，一键极速扫描，设备自动旋转360°后完成单点采集，即扫即走。
四维火眼-消防火调(中小案件)
四维火眼·双目转台与四维火眼·八目主要是通过高清摄像头，利用AI神经网络算法，赋予光学相机激光能力的空间建模相机。这种技术路线，兼顾全景相机高清画质的特性与激光相机高精度建模效果。通过Al算法加持，降低硬件成本。勘察人员可以快速记录犯罪现场户型图并开展物证标注、现场图绘制、案件还原讲解、远程同屏勘验等操作。

（四）社会效益分析

1）10分钟还原案发现场
火灾实景现场快速虚拟重构设备操作简便，数据采集速度达到10分钟/100平方米；创建的3D模型画质清晰度高达16K，能够直观、完整地描述案发现场情况。还可实现自动测距实现现场面积测算，在模型中实现量算面积、标记重点关注区域。对灾情不明确的现场，还可直接在模型上模拟事故重演，并反复验证事故成因。
1）助力定损定责
如今传统定损定责已非常成熟，但目前仍存在很多缺陷，比如人为、天气等因素，导致现场无法长时间完整保存；对事故进行技术模拟时无法结合真实现场环境，动画只能简单示意，且只能结合二维场景图像。因此，四维火眼助力定损定责，具备四大优势：第一，能直观、完整地描述案发现场情况；第二，可直接在模型中实现面积量算，并可在模型中直接标记重点关注区域；第三，第一时间采集全现场数据，杜绝人为破坏现场的可能性；最后，对灾情不明确的现场，还可直接在模型上模拟事故重演，并反复验证事故成因。
2）物证无纸化
四维火眼表现不仅在于高精准建模，100%还原灾后现场，它还能让证据亲自开口说话。通过对火灾现场的数据整合，火调员还可在3D模型内部接入自动导览、热点标注等多种媒体表现形式，至少能减少30%的事故陈述时间。对于现场无法即时分析出起因的案情，火调员还可以拿着这份数据申请“外援”——通过多功能展示手段，四维看看Pro可支持多人在线同时远程办公，对于专业性较强、有争议的地方，还能将3D数据发送给专家进行远程咨询，足不出户也能在线指导，实现“无纸化”案件分析。