男青少年腳型特征指標研究
——基于陜西地區(qū)數(shù)據(jù)的因子分析

陳秀免

(福建商學(xué)院 商業(yè)美術(shù)系，福建福州 350012)

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男青少年腳型特征指標研究
——基于陜西地區(qū)數(shù)據(jù)的因子分析

陳秀免

(福建商學(xué)院 商業(yè)美術(shù)系，福建福州 350012)

為了提高青少年運動鞋的合腳性和舒適性，對468名年齡在13-18歲的陜西地區(qū)男青少年進行腳部數(shù)據(jù)采集。運用SPSS統(tǒng)計軟件對測量數(shù)據(jù)進行因子分析，提取了描述陜西地區(qū)男青少年腳型的12個特征指標，為定位于青少年運動鞋設(shè)計的制鞋企業(yè)提供參考。鞋長應(yīng)以腳長加一個手指；鞋寬應(yīng)參照腳寬與跖趾圍長；鞋幫高度應(yīng)參照外踝高與后跟骨高度；根據(jù)青少年穿著功能需求設(shè)計合適的高度，按照腳的腰窩部位到腳后跟的正常形狀設(shè)計鞋底，使鞋底與青少年的腳底吻合，從而促進青少年腳弓健康發(fā)育。

腳部測量；陜西男青少年；因子分析；特征指標

穿著運動鞋已成為全世界青少年的時尚[1]。有關(guān)調(diào)查顯示，中國青少年運動鞋消費市場規(guī)模比較穩(wěn)定，基本上每年都在100 ～140億[2]。青少年運動鞋的造型設(shè)計必須以青少年的腳型為基礎(chǔ)。我國地大物博，地理環(huán)境不同，南北氣候相差很大,地區(qū)不同、性別不同、年齡段不同的人們,腳型特征會存在很大的差異，因此在青少年運動鞋設(shè)計時需要尋找青少年腳型存在的共性規(guī)律，對腳型進行調(diào)查研究。目前針對青少年的扁平足和足弓的發(fā)育情況及少數(shù)民族青少年的腳型研究比較多[3-7]，但還未發(fā)現(xiàn)關(guān)于13-18歲男青少年的腳型特征及其指標提取的相關(guān)研究。

我國進行人體測量樣本的選取分布在東北華北區(qū)、中西部區(qū)、長江下游區(qū)、長江中游區(qū)和云貴川區(qū)等幾個國家自然區(qū)。服飾領(lǐng)域的科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā)人員根據(jù)研究需要和條件，選取一個或一個以上自然區(qū)的人體尺寸基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行研究。本文以中西部地區(qū)陜西省468名年齡在13-18歲的男青少年為研究對象，利用測量儀器對其測量，再用SPSS軟件對測量數(shù)據(jù)進行處理，通過因子分析將測量數(shù)據(jù)聚為五大因子,并對每類因子，進行特征指標提取,最后提取了描述陜西男青少年腳型的12個特征指標，為定位于青少年運動鞋設(shè)計的制鞋企業(yè)提供參考。

一、男青少年腳型數(shù)據(jù)采集

(一) 測量姿勢

由于人體的腳部是一個松軟的有機體，其尺寸變化是很大的。即使同一部位在靜坐、站立和運動等不同姿勢下，所測的尺寸都不一樣(見表1)。表1表明人在運動后的腳型尺寸比運動前站立時的尺寸大，其站立時的尺寸又比靜坐時的尺寸大，而靜坐時的尺寸比抬腳(腳懸空)的尺寸更大，因此測量姿勢的不同對測量結(jié)果的影響很大。

表1 不同姿勢下腳尺寸對比[8]

人們穿鞋時，腳多處在運動狀態(tài)，尤其是青少年經(jīng)常從事各種體育活動，腳是處在尺寸最大的情況下穿鞋的。因此對青少年進行腳型測量，選用站立姿勢比較合適，站立姿勢比較接近運動的尺寸，而且尺寸穩(wěn)定，便于操作。

(二) 測量儀器與測量部位

測量儀器為德國TechMath非接觸式三維人體掃描儀，采用激光測量技術(shù)，激光測量光源，白光色彩照明，從而獲取人體三維圖像數(shù)據(jù)。

腳的長短、肥瘦與寬窄反映了不同的腳型特征，而腳型的測量決定腳型的特征尺寸，因此必須了解腳的各特征部位點[8]，如圖1所示。

1-拇趾外突點，2-小趾端點，3-小趾外突點，4-第一跖趾關(guān)節(jié)點，5-第五跖趾關(guān)節(jié)，6-前跗骨突點，7-第五跖骨粗隆點，8-舟上彎點，9-外踝骨中心下沿點。

圖1 腳型特征部位點

Fig.1 Foot feature points

根據(jù)運動鞋結(jié)構(gòu)設(shè)計的需要，參照2000年全國腳型調(diào)查的測量項目[9]和2006年未成年人腳型測量項目，本次試驗共選擇了21個測量部位，如表2。

表2 測量部位

其中：#通過對三維數(shù)字化人體互動測量獲得 $為人工測量獲得

二、采用SPSS因子分析法分析測量數(shù)據(jù)

SPSS因子分析法是一種數(shù)據(jù)簡化的技術(shù)，通過研究眾多變量之間的內(nèi)部依賴關(guān)系，把一些具有錯綜復(fù)雜關(guān)系的變量歸結(jié)為少數(shù)幾個綜合因子的多變量統(tǒng)計分析方法，探求觀測數(shù)據(jù)中的基本結(jié)構(gòu)，找出能控制所有變量的少數(shù)幾個隨機變量去描述多個變量之間的相關(guān)關(guān)系。因此一般在因子分析之前，需要對原有變量進行相關(guān)分析。

本文采用SPSS的KMO(Kaiser-Meyer-Olkin)檢驗和巴特利特球度檢驗(Bartlett test of Sphericity) 來檢驗這些錯綜復(fù)雜的變量是否適合做因子分析。

(一) KMO檢驗和巴特利特球形檢驗

KMO檢驗的統(tǒng)計量用于比較變量之間的簡單相關(guān)和偏相關(guān)系數(shù)。KMO值介于0-1，越接近1，表明所有變量之間簡單相關(guān)系數(shù)平方和遠大于偏相關(guān)系數(shù)平方和，越適合因子分析。其中，Kaiser給出一個KMO檢驗標準：KMO>0.9，非常適合；0.8

表3 KMO和巴特利特球形檢驗

巴特利特球形檢驗的統(tǒng)計量是根據(jù)相關(guān)系數(shù)矩陣的行列式得到的。如果該值較大，且其對應(yīng)的相伴概率值小于用戶指定的顯著性水平(一般為0.001)，那么就應(yīng)拒絕零假設(shè)H0，認為相關(guān)系數(shù)不可能是單位陣，即原始變量間存在相關(guān)性。從表3巴特利特球形檢驗結(jié)果可知，Bartlett檢驗的近似卡方為4260.933，數(shù)值很大，相對應(yīng)的相伴概率(Sig)為0.000，小于0.001，因此適合采用因子分析法對本數(shù)據(jù)進行分析。

(二) 主成分分析提取公因子

主成分分析是因子分析的一個特例，是使用最多的因子提取方法。它通過選取前面幾個方差最大的主成分，這樣達到了因子分析較少變量個數(shù)的目的，同時又能以較少的變量反映原有變量的絕大部分的信息。主成分分析法提取的公因子原則是合計特征值大于1。

從表4解釋的總方差表可知，只有前5個因子特征值大于1，且累積占77.414%，因此提取前5個因子變量作為主因子，即這5個主因子代替21個原始測量部位，足夠描述男青少年腳型特征的大部分信息。

表4 解釋的總方差表

提取法：主成分分析

從表5方差最大正交旋轉(zhuǎn)后的因子載荷可知，經(jīng)過主成分提取公因子以后，將原來測量的21個變量分為五類，再根據(jù)男青少年腳型發(fā)育特征和參考運動鞋鞋幫設(shè)計命名5大因子變量。

(1)鞋長因子(第一主成分)：腳長、拇趾外突點部位、小趾外突點部位、小趾端點部位、第一跖趾關(guān)節(jié)部位、第五跖趾關(guān)節(jié)部位、腰窩部位、外踝骨中心部位。

表5 方差最大正交旋轉(zhuǎn)后的因子載荷

(2)圍度因子(第二主成分)：腳寬、腳后跟寬、跖趾圍長、前跗骨圍長、兜跟圍長、舟上彎點部位。

(3)高度因子(第三主成分)：內(nèi)踝高、外踝高、舟上彎點高度、后跟突點高度、后跟骨高度。

(4)腳底飽滿程度因子(第四主成分)：踵心部位。

(5)腳掌肥瘦程度因子(第五成分)：第一跖趾關(guān)節(jié)高度。

從表4還可知，第一主成分與第二主成分的累積貢獻率分別為45.746%和12.128%。因此，影響青少年運動鞋鞋幫設(shè)計的主要因素是長度因子和圍度因子，這與日常生活中人們購買鞋子要參考腳長、腳寬以及腳的胖瘦相符合。

三、提取陜西男青少年腳型特征指標

根據(jù)腳型測量部位、運動鞋設(shè)計以及公式對每類因子的男青少年腳型特征指標進行提取。陜西男青少年腳型特征指標計算公式為

由上面的分析可以得出：把腳長、腳寬、后跟骨高度、踵心部位、第一跖趾關(guān)節(jié)高度作為陜西男青少年腳部的特征指標。如今隨著人們對運動鞋越來越高的合腳性和舒適性要求，特別是處于13-18歲的男青少年，腳部處于快速發(fā)育的階段，腳細且長，而且都比較熱愛運動，因此青少年運動鞋的設(shè)計要特別強調(diào)對腳弓、腳踝、腳后跟等易受傷部位的保護，從而利于青少年的健康成長。基于以上原因，最后提取了12個特征指標，這些指標分別為腳長、腳寬、跖趾圍長、前跗骨圍長、第一跖趾關(guān)節(jié)部位、第五跖趾關(guān)節(jié)部位、腰窩部位、外踝骨中心部位、踵心部位、外踝高、后跟骨高度、第一跖趾關(guān)節(jié)高度。

四、結(jié)論及建議

通過對468名13-18歲男青少年腳部的數(shù)據(jù)采集，運用SPSS因子分析，提取描述陜西男青少年腳型特征的5個主要因子，分別是鞋長因子、圍度因子、高度因子、腳底飽滿程度因子和腳掌肥瘦程度因子。提取了足夠描述陜西地區(qū)13-18歲男青少年腳型特征的12個指標，這些指標分別為腳長、腳寬、跖趾圍長、前跗骨圍長、第一跖趾關(guān)節(jié)部位、第五跖趾關(guān)節(jié)部位、腰窩部位、外踝骨中心部位、踵心部位、外踝高、后跟骨高度、第一跖趾關(guān)節(jié)高度。

目前市場上缺乏針對13-18歲青少年腳部特征的運動鞋，青少年很難買到適合自己的運動鞋產(chǎn)品。運動鞋樣板設(shè)計的依據(jù)是腳型，腳部測量是運動鞋樣板設(shè)計的尺寸來源。國內(nèi)運動鞋企業(yè)應(yīng)以青少年腳型特征為依據(jù)。首先，鞋長以腳長加一個手指即可，鞋若太長，腳和鞋子之間就容易前后左右移動，一旦移動就非常容易受傷；二是鞋寬應(yīng)參照腳寬與跖趾圍長，稍微彎曲的外底設(shè)計，使鞋頭可以沿著第一跖趾關(guān)節(jié)部位到第五跖趾關(guān)節(jié)部位的連線彎曲，與腳掌的自然彎曲一致，從而防止畸形腳；三是按照腳的腰窩部位到腳后跟的正常形狀設(shè)計鞋底，使鞋底青少年的腳底吻合，從而促進青少年腳弓健康發(fā)育。鞋底不能太硬或太軟，太硬了青少年穿著不舒服，而過于松軟的鞋底容易造成青少年腳部不穩(wěn)定轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生勞損；最后，鞋幫高度參照外踝高與后跟骨高度，根據(jù)青少年穿著功能需求設(shè)計合適的高度，如青少年籃球鞋有跑步或急停運動的項目，就需要設(shè)計高鞋幫從而保護腳踝不易扭傷。

[1]杜少勛.運動鞋及其設(shè)計[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

[2]環(huán)球鞋網(wǎng)資訊中心.中國青少年運動鞋消費市場每年超100億[EB/OL]. (2005-08-19)[2007-01-23].http://www.shoes.net.cn/news/12815.html.

[3]夏風歧，回俊嶺，尹愛華.某市628名青少年扁平足發(fā)生情況研究[J].武警醫(yī)學(xué)院學(xué)報，2007,(11)：651-652.[4]張麗華，回俊嶺，陳樹君.滄州市1629名兒童青少年足弓發(fā)育狀況[J].中國學(xué)校衛(wèi)生，2007,(6)：532-533.[5]何仲義，戴波.寧夏回族青少年足型的研究[J].解剖學(xué)雜志，2002,(4):388-391.

[6]徐飛，趙薇，馬曉凱.大連市漢族學(xué)生足型的研究[J].中國校醫(yī)，2000(4)：86-89.

[7]李坤，廖彥博，蘇陽.廣西壯族青少年足型的分析[J].解剖學(xué)雜志，2009,(1)：115-118.

[8]陳翔.皮鞋的計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)研究[D].西安：西安工業(yè)學(xué)院，2005.

[9]《中國鞋業(yè)大全》編委會.中國鞋業(yè)大全—設(shè)計工藝設(shè)備[M] .北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000:14,15,66,67.

[10]JOSEPH F Hair, ANDERSON Rolph E, BL CK William C.Multivariate data analysis with readings[M].New York:Prentice-Hall International Free Press,1995.

(責任編輯：練秀明)

A Study on the Characteristics of Foot Type for Male Adolescents: Factor Analysis in Shanxi Province

CHEN Xiu-mian

(Department of Fine Art, Fujian Commercial College, Fuzhou 350012, China)

To improve the fit and comfort of adolescent athletic footwear, foot measurement data of 468 male adolescents aged 13-18 years old in Shanxi are sampled. SPSS statistical software is used to make factor analysis on the measured data. Twelve characteristic index of male foot type are extracted from Shanxi and it can provide reference for shoemaking enterprises designing adolescent sports shoes. Foot length should be a foot plus a finger, shoe width should be referred to foot width and metatarsal girth circumference, and shoe height should be referred to the height of lateral malleolus and heel bone. Shoes height should meet the functional needs for teenagers. Soles should be designed to a normal shape from lumbar fossa to heel, making soles fit with feet. All these can promote healthy development for adolescent’s arch.

foot measurement; Shanxi male adolescent; factor analysis; characteristic index

2016-10-17

陳秀免(1983-)，女，福建莆田人，講師，碩士。研究方向：服裝人體工學(xué)和服飾設(shè)計。

TS943

A

1008-4940(2016)06-0100-05