不同步速對(duì)步幅影響的比較研究

高 毅

（中國(guó)刑事警察學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 100854）

不同步速對(duì)步幅影響的比較研究

高 毅

（中國(guó)刑事警察學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 100854）

為了研究人體在不同步速與行走條件下步幅特征的變化規(guī)律與特點(diǎn)，為利用現(xiàn)場(chǎng)各類步幅情況分析案犯的人身特點(diǎn)與作案過(guò)程提供科學(xué)依據(jù)，也為步幅特征定量化分析與檢驗(yàn)奠定基礎(chǔ)，分別制作并選取正常行走和不同速度情況下的成趟足跡樣本，通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)對(duì)步速、步長(zhǎng)、步寬和步角等參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析，得出不同步速條件下的步幅特征各參數(shù)的變化規(guī)律通過(guò)比較分析得出結(jié)論：隨著步速的不斷增加，步幅特征有步長(zhǎng)逐漸變長(zhǎng)、步寬逐漸變寬、步角逐漸變小的趨勢(shì)，并在一定的區(qū)間內(nèi)變化相對(duì)明顯。

成趟足跡；步幅特征；不同速度；變化規(guī)律

刑事犯罪現(xiàn)場(chǎng)中成趟足跡出現(xiàn)率比較高，依此分析留痕人自身特點(diǎn)、犯罪心理和作案過(guò)程等一直是案件偵查的關(guān)鍵，而將不同的步速下對(duì)應(yīng)的步幅兩者聯(lián)系起來(lái)并找出步幅變化的規(guī)律特點(diǎn)，得到更加完整的測(cè)定步幅特征量、識(shí)別步幅類型的方法一直是個(gè)難題。步幅特征是指在成趟足跡中，反映雙足協(xié)調(diào)搭配關(guān)系及雙足邁步動(dòng)作的特征?；诓椒卣髁刻囟ǖ拇钆潢P(guān)系，通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)對(duì)不同步速和步幅特征的步長(zhǎng)、步寬和步角等參量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析，比較步幅特征參數(shù)的變化量，歸納總結(jié)出步速與步幅特征之間的內(nèi)在聯(lián)系和變化規(guī)律特點(diǎn)，對(duì)傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)型檢驗(yàn)、分析方法加以修正與補(bǔ)充。進(jìn)而達(dá)到用量的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)對(duì)步幅特征變化進(jìn)行分析的目的，為科學(xué)實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)勘查、正確確定偵查方向提供依據(jù)，為利用步幅特征進(jìn)行定量化檢驗(yàn)鑒定奠定基礎(chǔ)。

一、實(shí)驗(yàn)原理及方法

（一）步幅特征指標(biāo)的選取標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，確定選取步幅特征指標(biāo)應(yīng)遵循的原則有兩點(diǎn)：一是對(duì)于同一個(gè)人，在一定的時(shí)間階段內(nèi)，若干次行走結(jié)果應(yīng)具有相對(duì)穩(wěn)定性；二是同一個(gè)人在多次行走中所選特征要能夠重復(fù)出現(xiàn)。根據(jù)本論文的實(shí)驗(yàn)要求，以左步長(zhǎng)、右步長(zhǎng)、左步寬、右步寬、左步角、右步角等六項(xiàng)作為特征指標(biāo)進(jìn)行選取，如圖1所示。為了對(duì)步幅特征六項(xiàng)指標(biāo)有一個(gè)共同的概念，以便統(tǒng)一測(cè)量方法獲取數(shù)據(jù)，現(xiàn)將六項(xiàng)指標(biāo)作如下定義。

步長(zhǎng)。步長(zhǎng)是指前后相鄰足跡后跟后邊沿正中間兩點(diǎn)之間的縱向距離，可分為左步長(zhǎng)和右步長(zhǎng)，圖中的a1b1和a2b2系右步長(zhǎng)，b1a2系左步長(zhǎng)。

步寬。步寬是指一個(gè)腳印后跟中心點(diǎn)與對(duì)側(cè)步行線間的距離，可分為左步寬和右步寬，圖中的m1、m2系左步寬，n1、n2系右步寬。

步角。步角是指足跡中心線與同側(cè)步行線相交所成的角，分為左步角和右步角，圖中∠α1、∠α2是左步角，∠β1、∠β2是右步角。

它既可顯示一個(gè)人在步幅特征方面的穩(wěn)定性，又可反映出同一人在不同狀態(tài)下步幅方面的差異性，而且多次行走可以重復(fù)出現(xiàn)，易于測(cè)量，且適用于所有的步幅類型。

圖1 步幅特征測(cè)量圖

（二）實(shí)驗(yàn)物質(zhì)的選取及實(shí)驗(yàn)方法

1.實(shí)驗(yàn)器材

立體足跡承痕臺(tái)，激光測(cè)距器，直角測(cè)量尺，鋼直尺，皮尺，釘，細(xì)繩，量角器，分規(guī)，統(tǒng)計(jì)軟件，計(jì)算機(jī)等。

2.樣本來(lái)源

隨機(jī)抽取刑警學(xué)院年齡在20-30歲、身體健康狀況良好、行走運(yùn)動(dòng)正常的本科生、研究生或干訓(xùn)學(xué)員，收集實(shí)驗(yàn)者在不同步速下留下的成趟足跡作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。

3.實(shí)驗(yàn)方法

確定好統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，令實(shí)驗(yàn)者在立體足跡承痕臺(tái)上以不同速度行走得到成趟足跡樣本。先對(duì)足跡樣本進(jìn)行標(biāo)劃、定位，再用尺子、量角器等工具實(shí)測(cè)出步長(zhǎng)、步寬、步角各指標(biāo)的數(shù)據(jù)，然后運(yùn)用計(jì)算機(jī)對(duì)所測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析。并對(duì)誤差加以分析和解釋，得出步速與步幅相關(guān)性。相互對(duì)照，相互復(fù)核。

二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)量和分析

在刑事案件中，絕大多數(shù)的犯罪嫌疑人都為男性，所以我們對(duì)男性的步幅特征量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，由于單獨(dú)測(cè)定速度較難，且極易產(chǎn)生誤差，但測(cè)定距離和時(shí)間較容易，因此通過(guò)距離和時(shí)間計(jì)算速度就相對(duì)簡(jiǎn)單準(zhǔn)確。本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)較多，分析難度大。因而先對(duì)9組不同速度下的步幅特征參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并計(jì)算出每組數(shù)據(jù)的平均值。再把27組步速與步幅特征的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)中，觀察步速與步幅特征參數(shù)變化量的關(guān)系。這樣通過(guò)步幅特征參數(shù)變化量對(duì)步速與步幅特征的關(guān)系進(jìn)行研究。

（一）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)量

由于在犯罪現(xiàn)場(chǎng)中的成趟足跡都是隨機(jī)成對(duì)出現(xiàn)的，所以在數(shù)據(jù)處理時(shí)將步長(zhǎng)、步寬、步角的左右參數(shù)合并在一起進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)所用沙槽長(zhǎng)度為8米，步長(zhǎng)步寬的單位為厘米，步角的單位為度。表1、表2為左右步幅特征參數(shù)合并后的數(shù)據(jù)。

表1 行走時(shí)間為9.5秒時(shí)步幅特征參數(shù)值

表2 行走時(shí)間為10.5秒時(shí)步幅特征參數(shù)值

按照此種實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法，在保證沙槽長(zhǎng)度8米不變的情況下，以1秒為時(shí)間單元，不斷縮短在固定長(zhǎng)度內(nèi)的行走時(shí)間，行走時(shí)間順次為8.5秒、7.5秒、6.5秒、5.5秒、4.5秒（數(shù)據(jù)表格略），以此來(lái)增加步行速度。令實(shí)驗(yàn)者兩次用時(shí)2.5秒、3.5秒，測(cè)得的步幅指標(biāo)量并記錄如下表3、表4。不同步速下對(duì)應(yīng)的步幅特征平均值和變化量如表5。

表3 行走時(shí)間為2.5秒時(shí)步幅特征參數(shù)值

表4 行走時(shí)間為3.5秒時(shí)步幅特征參數(shù)值

表5 平均值和變化量步速單位為米/秒，其他參數(shù)單位均為厘米

結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過(guò)統(tǒng)計(jì)軟件繪制出步速和步幅特征量之間的關(guān)系圖。如圖2、圖3、圖4所示。

步速單位為米/秒，步長(zhǎng)變化量單位為厘米

圖2 步速與步長(zhǎng)變化量的關(guān)系圖

圖3 步速與步寬變化量的關(guān)系圖

圖4 步速與步角變化量的關(guān)系圖

（二）實(shí)驗(yàn)分析

1.依據(jù)步幅特征指標(biāo)和步速指標(biāo)的選取標(biāo)準(zhǔn)分析

結(jié)合本論題，確定選取步幅特征指標(biāo)應(yīng)遵循的原則有兩點(diǎn)：一是對(duì)于同一個(gè)人，在一定的時(shí)間階段內(nèi)，若干次行走結(jié)果應(yīng)具有相對(duì)穩(wěn)定性；二是同個(gè)一人在多次行走中所選特征要能夠重復(fù)出現(xiàn)。在選擇步幅特征指標(biāo)時(shí)，首要是選擇好具有可測(cè)價(jià)值的足跡。每趟足跡起止兩對(duì)足跡由于受主客觀因素影響較大，極易使步幅特征指標(biāo)產(chǎn)生偏差。所以只對(duì)正數(shù)第三枚和倒數(shù)第三枚足跡之間的足跡進(jìn)行測(cè)量。

在選擇步速指標(biāo)時(shí)，由于認(rèn)為控制行走速度難度較大，且極易產(chǎn)生誤差，但通過(guò)沙槽長(zhǎng)度和行走時(shí)間去確定行走速度較容易，也較為客觀，因此通過(guò)距離和時(shí)間計(jì)算速度就相對(duì)簡(jiǎn)單準(zhǔn)確。

2.步幅特征中步長(zhǎng)、步寬、步角各指標(biāo)和步速指標(biāo)的數(shù)據(jù)均值分析

步長(zhǎng)、步寬、步角參數(shù)都分左右。在本實(shí)驗(yàn)中將左右特征量合并分析，不單獨(dú)區(qū)分，使不同步速下的步幅特征具有普遍性。在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，個(gè)別步長(zhǎng)、步寬、步角參數(shù)與其他步長(zhǎng)、步寬、步角參數(shù)相比會(huì)比較異常。為了更好地體現(xiàn)出步幅特征的變化趨勢(shì)，本實(shí)驗(yàn)中對(duì)于這些異常數(shù)值進(jìn)行剔除。

每個(gè)步速下進(jìn)行多次測(cè)量，混合步長(zhǎng)、步寬、步角等參數(shù)的左右測(cè)量數(shù)據(jù)，取平均值，以此減小測(cè)量過(guò)程中產(chǎn)生的誤差。

3.所獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析方法和適用情況及變化規(guī)律性分析

本次試驗(yàn)為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)所選取的實(shí)驗(yàn)對(duì)象為青年男性，具有一定局限性。但是從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和步速、步幅特征變化量的關(guān)系圖上，可以得出具有該類人群步幅特征的一般變化規(guī)律特點(diǎn)。即隨著步速不斷加快，步長(zhǎng)變長(zhǎng)，步寬變寬，步角變??；步速逐漸減慢，步長(zhǎng)變短，步寬變窄，步角變大。

4.實(shí)驗(yàn)的誤差討論

在做選取標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，由于受人為和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)條件所限制會(huì)產(chǎn)生誤差，但這種誤差不會(huì)影響不同步速下步幅特征的變化趨勢(shì)。

在測(cè)量時(shí)，由于是人為進(jìn)行測(cè)量，所以不可避免會(huì)產(chǎn)生誤差。但是通過(guò)多次測(cè)量，混合左右測(cè)量數(shù)據(jù)，取平均值可以大大減小誤差。

通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)，可以得出結(jié)論:

1.隨著步速增加，步幅特征有步長(zhǎng)逐漸變長(zhǎng)、步寬逐漸變寬、步角逐漸變小的趨勢(shì)。

2.隨著步速降低，步幅特征有步長(zhǎng)逐漸變短、步寬逐漸變窄、步角逐漸變大的趨勢(shì)。

3.人體在正常行走的條件下，隨著步速的不斷加快，步長(zhǎng)總體呈現(xiàn)不斷變長(zhǎng)的趨勢(shì)，并且步速在0.84m/s-0.94m/s區(qū)間，步長(zhǎng)的變化不明顯，較緩慢。

4.人體在正常行走的條件下，隨著步速的不斷加快，步寬總體呈現(xiàn)不斷變寬的趨勢(shì)，并且步速在1.46m/s-1.78m/s和2.29m/s-3.2m/s區(qū)間，步寬的變化相對(duì)其他步速是最明顯的。

5.人體在正常行走的條件下，隨著步速的不斷加快，步角總體呈現(xiàn)不斷減小的趨勢(shì)，并且步速在1.23m/s-1.46m/s和2.29m/s-3.2m/s區(qū)間，步角的變化較明顯。

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

[2]黃厚人,歐陽(yáng)常青.足跡步幅特征中有關(guān)概念的探討 [J].中國(guó)人民公安大學(xué)學(xué)報(bào),2006,(2).

[3]王清舉,韓均良等.足跡步法定量化檢驗(yàn)[M].北京：中國(guó)人民公安大學(xué)出版社,1992．

[4]張書(shū)杰.21世紀(jì)中國(guó)痕檢技術(shù) [M].北京:群眾出版社,2000．

D918

A

1672-6405（2012）02-0005-04

高毅（1978-），男，碩士，中國(guó)刑事警察學(xué)院痕跡檢驗(yàn)技術(shù)系講師，主要從事足跡方面的教學(xué)、科研和辦案工作。

2012-05-07

王鳳玲]