史洪飛

(南京森林警察學(xué)院， 江蘇南京 210023)

基于3種足弓參數(shù)的足弓與步幅特征的相關(guān)性研究

史洪飛

(南京森林警察學(xué)院， 江蘇南京 210023)

足跡是犯罪現(xiàn)場最常見的痕跡之一，足弓作為腳的一部分，對足跡有著不可忽視的影響。通過查閱相關(guān)材料，確定了衡量足弓高低的3個參數(shù)：足印系數(shù)、比值系數(shù)和足弓系數(shù)，并對各系數(shù)的計算和測定進(jìn)行了實證研究；通過實驗，獲取了302個實驗對象在正常行走、快速大步、快速小步、慢速正常、快速正常、倒退行走等6種行走狀態(tài)下赤足成趟的足跡樣本及赤腳單個足跡樣本；運(yùn)用SPSS軟件對足印系數(shù)、比值系數(shù)、足弓系數(shù)與步幅特征進(jìn)行了相關(guān)性分析。研究結(jié)果表明：足印系數(shù)、比值系數(shù)、足弓系數(shù)等3種足弓參數(shù)與正常、快速大步、快速小步、快速正常、慢速正常、倒行行走的步幅特征均不存在顯著的相關(guān)性。進(jìn)而從數(shù)量關(guān)系上證明了足弓對步幅特征的影響較小。

足弓參數(shù)； 足弓； 步幅特征； 相關(guān)性

0 序言

足跡是重要的痕跡物證[1]，足弓影響足跡的形態(tài)、人的行走方式等[2]，所以足弓對足跡的影響至關(guān)重要。而現(xiàn)階段國內(nèi)外關(guān)于足弓的研究又多應(yīng)用于醫(yī)學(xué)及運(yùn)動學(xué)領(lǐng)域[3]，在醫(yī)學(xué)中足部損傷多半在于足弓損傷，燕曉宇在《正常足弓的維持及臨床學(xué)意義》中從足弓結(jié)構(gòu)角度，認(rèn)為跟骨為內(nèi)、外側(cè)縱弓的共同后臂，其骨折可破壞正常足弓的骨韌帶結(jié)構(gòu)而導(dǎo)致創(chuàng)傷性平足的發(fā)生[4]；在運(yùn)動學(xué)方面足弓與運(yùn)動能力也有著一定關(guān)系，李建設(shè)等人在《男性摔跤運(yùn)動員足弓與平衡、彈跳能力的關(guān)系》一文中就詳細(xì)闡述了足弓與運(yùn)動能力的相關(guān)問題[5]。而在足弓與人體形態(tài)方面，邱海在《人體足弓類型評價參數(shù)自動提取、可靠性分析及分類結(jié)果一致性研究》[6]中，從人體形態(tài)學(xué)，依據(jù)比值系數(shù)、足弓系數(shù)及腳印系數(shù)3種足弓參數(shù)，將人腳分為高弓足、正常弓足和低弓足(又稱扁平足)3種類型。然而關(guān)于足弓及其相關(guān)參數(shù)與足跡的相關(guān)性研究則幾乎為空白。本文利用SPSS軟件[7]分析研究3種足弓參數(shù)與步幅特征的相關(guān)性，對足跡的研究具有一定的推動作用。

1 實驗部分

1.1 實驗器材

A3紙、油墨、30 cm長直尺、油墨滾筒、海綿墊。

1.2 樣本來源

南京森林警察學(xué)院男生182人，女生120人。

1.3 實驗方法

將A3紙平鋪在地面，在海綿墊上均勻涂抹油墨，被測量對象赤足站在海綿上，使足底沾取適量油墨，隨后讓被測量對象站立在A3紙上留下赤足足跡，捺印完成后將捺印足跡收集好，并在相應(yīng)捺印足跡的A3紙上記錄被測量人員的姓名、性別。

1.4 數(shù)據(jù)測量方法

1.4.1 足弓參數(shù)的測量

常用的足弓參數(shù)有3種：比值系數(shù)、足弓系數(shù)及腳印系數(shù)，由于這些系數(shù)涉及足跡的面積及多種特征點線(垂線、最凹點、切線等)，在缺乏專業(yè)測量儀器的情況下，本文利用Photoshop對3種足弓參數(shù)進(jìn)行測量。

根據(jù)表1：由于部分測量無法直接完成，需做輔助線條。

表1 足弓定義及圖形表達(dá)形式表

(1)足跡中心線：找出第二趾痕的中心點，和赤足足跡足跟區(qū)內(nèi)外緣最突點連線的中點連接起來，此直線即足跡中心線，如若第二趾沒有出現(xiàn)的，選取拇趾與第三趾痕的間距中點。

(2)足跡足掌內(nèi)緣最突點與足跟內(nèi)緣最突點的切線：由于后續(xù)實驗涉及到比值系數(shù)，所以需要做該切線加以測量。過足掌內(nèi)緣的最突點與足跟內(nèi)緣的最突點做切線，同時過足弓內(nèi)緣的最凹點a做該切線的垂線，交切線及足弓外緣于b、c兩點。

(3)足跡長度三等分：在Photoshop中將圖片打開，在視圖中打開網(wǎng)格線，用旋轉(zhuǎn)選項將之前做好的足跡中心線旋轉(zhuǎn)至與網(wǎng)格平行，用切片選項選取除腳趾外的足跡區(qū)域，右鍵三等分，并選擇畫筆工具按住Shift重合于三等分線畫線條，最后取消切片工具將圖片旋轉(zhuǎn)至原樣。

1.4.2 足跡大小的測量

(1)足長的測量：確定足跡中心線。找出第二趾痕的中心點，和赤足足跡足跟區(qū)內(nèi)外緣最突點連線的中點連接起來，此直線即足跡中心線，如若第二趾沒有出現(xiàn)的，選取拇趾與第三趾痕的間距中點；分別對赤足足跡最長趾的前緣突出點和后跟后緣最突出點各做一條切線，測量兩切線間的足跡中心線的距離即為赤足足跡的長度。

(2)前掌寬的測量：分別以前掌痕內(nèi)緣和外緣最突點做足跡中心線的平行線，測量兩平行線之間的距離即為前掌寬。

(3)足弓寬的測量：在足弓痕最窄處做一條垂直于足跡中心線的直線，測量此直線與足弓痕內(nèi)外緣交點之間的距離，即為足弓痕的寬度。

(4)足跟寬的測量：在后跟痕的最寬處做一條垂直于足跡中心線的直線，測量此直線與后跟內(nèi)外緣的交點間的距離，即為后跟痕的寬度。

(5)足跡面積的測量：查看照片的屬性，確定每一平方英寸的照片有多少像素；然后在Photoshop中打開照片，用套索工具選取需要被測量的部位，通常情況下這一步難以做到準(zhǔn)確選取，此時可以按住Alt鍵進(jìn)行微調(diào)，使套索工具的邊界與被測量部位的邊界重合；在直方圖中查看該區(qū)域的總像素，用總像素除以每一平方英寸的總像素，得出該區(qū)域的平方英寸大小；最后將該值乘以6.451 6換算為cm2，求出足跡的面積。

1.5 數(shù)據(jù)處理方法

使用IBM SPSS Statistics 22進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

1.6 實驗結(jié)果

由于數(shù)據(jù)過多，受篇幅限制，故只列出部分?jǐn)?shù)據(jù)，見表2～表7。

設(shè)左右步長為Lp,Rp，左右步寬Lw,Rw,左右步角La,Ra，比值系數(shù)、足弓系數(shù)、腳印系數(shù)參數(shù)依次為Sc,Ac,Fc。

2 結(jié)果分析與討論

2.1 統(tǒng)計

在正常、快速大步、快速小步、慢速正常、快速正常、倒行6種行走狀態(tài)下赤足成趟足跡的步幅特征與比值系數(shù)、足弓系數(shù)和腳印系數(shù)均為連續(xù)性變量，采用Pearson相關(guān)分析比較比值系數(shù)、足弓系數(shù)和正常、快速大步、快速小步、慢速正常、快速正常、倒行6種行走狀態(tài)下赤足成趟足跡的步幅特征的相關(guān)性，結(jié)果如表8～表19。

表2 3種足弓參數(shù)與快速大步步幅特征數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

表3 3種足弓參數(shù)與快速小步步幅特征數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

表4 3種足弓參數(shù)與正常行走步幅特征數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

表5 3種足弓參數(shù)與倒行步幅特征數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

表6 3種足弓參數(shù)與快速正常步幅特征數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

表7 3種足弓參數(shù)與慢速正常步幅特征數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

表8 右腳足弓參數(shù)與正常行走步幅特征的相關(guān)性分析

表9 右腳足弓參數(shù)與快速大步行走步幅特征的相關(guān)性分析

由表8可知，右腳比值系數(shù)、右足弓系數(shù)、右腳印系數(shù)與左右步長、左右步寬、左右步角的p值大于0.05，不存在顯著性，足弓參數(shù)與正常行走的步幅特征不存在相關(guān)性或者僅存微弱的相關(guān)性。

由表9可知，右腳比值系數(shù)、右足弓系數(shù)、右腳印系數(shù)與左右步長、左右步寬、左右步角的p值大于0.05，不存在顯著性，足弓參數(shù)與快速大步行走的步幅特征不存在相關(guān)性或者僅存微弱的相關(guān)性。

由表10可知，右腳比值系數(shù)、右足弓系數(shù)、右腳印系數(shù)與左右步長、左右步寬、左右步角的p值大于0.05，不存在顯著性，足弓參數(shù)與快速小步行走的步幅特征不存在相關(guān)性或者僅存微弱的相關(guān)性。

由表11可知，右腳比值系數(shù)、右足弓系數(shù)、右腳印系數(shù)與左右步長、左右步寬、左右步角的p值大于0.05，不存在顯著性，足弓參數(shù)與快速正常行走的步幅特征不存在相關(guān)性或者僅存微弱的相關(guān)性。

由表12可知，右腳比值系數(shù)、右足弓系數(shù)、右腳印系數(shù)與左右步長、左右步寬、左右步角的p值大于0.05，不存在顯著性，足弓參數(shù)與慢速正常行走的步幅特征不存在相關(guān)性或者僅存微弱的相關(guān)性。

由表13可知，右腳比值系數(shù)、右足弓系數(shù)、右腳印系數(shù)與左右步長、左右步寬、左右步角的p值大于0.05，不存在顯著性，足弓參數(shù)與倒行行走的步幅特征不存在相關(guān)性或者僅存微弱的相關(guān)性。

表10 右腳足弓參數(shù)與快速小步行走步幅特征的相關(guān)性分析

表11 右腳足弓參數(shù)與快速正常行走步幅特征的相關(guān)性分析

表12 右腳足弓參數(shù)與慢速正常行走步幅特征的相關(guān)性分析

表13 右腳足弓參數(shù)與倒行行走步幅特征的相關(guān)性分析

由表14可知，左腳比值系數(shù)、左足弓系數(shù)、左腳印系數(shù)與左右步長、左右步寬、左右步角的p值大于0.05，不存在顯著性，足弓參數(shù)與正常行走的步幅特征不存在相關(guān)性或者僅存微弱的相關(guān)性。

表14 左腳足弓參數(shù)與正常行走步幅特征的相關(guān)性分析

由表15可知，左腳比值系數(shù)、左足弓系數(shù)、左腳印系數(shù)與左右步長、左右步寬、左右步角的p值大于0.05，不存在顯著性，足弓參數(shù)與正常行走的步幅特征不存在相關(guān)性或者僅存微弱的相關(guān)性。

表15 左腳足弓參數(shù)與快速大步步幅特征的相關(guān)性分析

由表16可知，左腳比值系數(shù)、左足弓系數(shù)、左腳印系數(shù)與左右步長、左右步寬、左右步角的p值大于0.05，不存在顯著性，足弓參數(shù)與快速小步行走的步幅特征不存在相關(guān)性或者僅存微弱的相關(guān)性。

表16 左腳足弓參數(shù)與快速小步步幅特征的相關(guān)性分析

由表17可知，左腳比值系數(shù)、左足弓系數(shù)、左腳印系數(shù)與左右步長、左右步寬、左右步角的p值大于0.05，不存在顯著性，足弓參數(shù)與快速正常行走的步幅特征不存在相關(guān)性或者僅存微弱的相關(guān)性。

表17 左腳足弓參數(shù)與快速正常步幅特征的相關(guān)性分析

由表18可知，左腳比值系數(shù)、左足弓系數(shù)、左腳印系數(shù)與左右步長、左右步寬、左右步角的p值大于0.05，不存在顯著性，足弓參數(shù)與慢速正常行走的步幅特征不存在相關(guān)性或者僅存微弱的相關(guān)性。

表18 左腳足弓參數(shù)與慢速正常步幅特征的相關(guān)性分析

由表19可知，左足弓系數(shù)、左腳印系數(shù)與左右步長、左右步寬、左右步角的p值大于0.05，不存在顯著性，左比值系數(shù)與右步角存在顯著性，r=0.282，p=0.047呈弱度相關(guān)。足弓參數(shù)與倒行行走的步幅特征不存在相關(guān)性或者僅存微弱的相關(guān)性。

表19 左腳足弓參數(shù)與倒行行走步幅特征的相關(guān)性分析

2.2 討論

通過足弓參數(shù)與步幅特征的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)兩者不具有相關(guān)性或僅存微弱的相關(guān)性?？赡苡幸韵略颍?1)由于實驗測量儀器的精確度可能存在偏差，在對被調(diào)查對象的足弓參數(shù)與步幅特征進(jìn)行計算與測量時存在誤差。(2)研究可能存在“非過失誤差”，這在數(shù)值計算中往往是無法避免的， 在建立數(shù)學(xué)模型時， 對被描述的實際問題進(jìn)行了抽象和簡化，忽略了一些次要因素， 這樣建立起來的數(shù)學(xué)模型其實只是復(fù)雜客觀現(xiàn)象的一種近似描述，這種數(shù)學(xué)模型與實際問題之間存在著一定的差別。(3)被實驗人年齡在20～22之間，沒有覆蓋所有年齡，具有一定的局限性。(4) 樣本數(shù)量少，相關(guān)性可能不明顯。

3 結(jié)語

(1)在快速大步中，足弓系數(shù)、足印系數(shù)、比值系數(shù)與左右步長、左右步寬、左右步角不存在顯著的相關(guān)性，不能證明兩者之間相互的影響。

(2)在快速小步中，足弓系數(shù)、足印系數(shù)、比值系數(shù)與左右步長、左右步寬、左右步角不存在顯著的相關(guān)性，不能證明兩者之間相互的影響。

(3)在快正常行走中，足弓系數(shù)、足印系數(shù)、比值系數(shù)與左右步長、左右步寬、左右步角不存在顯著的相關(guān)性，不能證明兩者之間相互的影響。

(4)在快速正常行走中，足弓系數(shù)、足印系數(shù)、比值系數(shù)與左右步長、左右步寬、左右步角不存在顯著的相關(guān)性，不能證明兩者之間相互的影響。

(5)在慢速正常行走中，足弓系數(shù)、足印系數(shù)、比值系數(shù)與左右步長、左右步寬、左右步角不存在顯著的相關(guān)性，不能證明兩者之間相互的影響。

(6)在倒行行走中，足弓系數(shù)、足印系數(shù)、比值系數(shù)與左右步長、左右步寬、左右步角不存在顯著的相關(guān)性，僅在左比值系數(shù)與右步角上存在微弱的弱度相關(guān)，也不能充分證明兩者之間相互的影響。

通過足弓系數(shù)、足印系數(shù)、比值系數(shù)這3種足弓參數(shù)與6種步幅特征進(jìn)行相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)兩者之間不存在顯著的相關(guān)性或僅存在微弱的相關(guān)性，為公安工作在探究足弓與步幅特征之間排除研究誤區(qū)，縮小研究方向。如果能引入足弓高低參數(shù)，或者采用更加先進(jìn)的儀器和充足的實驗樣本，能夠?qū)⒆愎瓍?shù)與步幅聯(lián)系起來，將通過足弓來判斷人行走的步幅特征。

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D918.91

中央高校課題赤足足跡與人體步幅特征數(shù)量關(guān)系研究基金(LGYB201611)。

史洪飛(1981—)， 男， 山東菏澤人， 講師。研究方向為刑事技術(shù)。

(責(zé)任編輯陳小明)