利用卡方檢驗(yàn)對4種常見躺姿筆跡特征影響量化的實(shí)驗(yàn)研究

趙子睿， 楊 旭， 張清華

(1.華東政法大學(xué)， 上海 200333； 2.司法鑒定科學(xué)研究院， 上海 200063)

0 引言

生活中，尤其是臥床的病人或者行動不便的年長者在進(jìn)行文書的書寫過程中，通常會保持躺姿進(jìn)行。躺姿是指人身體橫倒于平面，兩臂置于身體兩側(cè)，兩腿自然伸直，多見于休息及睡眠的一種體位，常見的躺姿可分為平躺姿、半躺姿、左側(cè)躺姿及右側(cè)躺姿。在躺姿姿勢下書寫時，由于手肘在躺姿情況下無有力的支撐，手腕及握筆姿勢呈特殊的狀態(tài)，往常的書寫動作習(xí)慣被迫改變，從而導(dǎo)致本人的筆跡特征產(chǎn)生很大程度上的變化，而以這種方式書寫的筆跡易與非正常書寫目的所書寫的筆跡特征易產(chǎn)生混淆，從而影響檢材筆跡特征的評價并造成鑒定結(jié)論出現(xiàn)誤差甚至錯誤。

1 探究躺姿對筆跡特征影響研究的意義和目的

在對國內(nèi)外相關(guān)資料及書籍文獻(xiàn)查詢時發(fā)現(xiàn)，書寫姿勢對筆跡特征的研究甚少，各類書籍論文往往僅將書寫姿勢作為影響筆跡特征條件進(jìn)行介紹，一帶而過。在張娟、馬克、王向陽的《對書寫條件變化對書寫特征變化的影響》[1]中僅對書寫姿勢對筆跡特征的影響進(jìn)行了概述與大致比較，并沒有詳盡的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與數(shù)據(jù)的分析，無法對實(shí)務(wù)中的鑒定工作作出有力的理論指導(dǎo)。

大多數(shù)的外文文獻(xiàn)上也很少發(fā)現(xiàn)書寫姿勢對筆跡特征影響的相關(guān)研究，如C Equey，R Marquis ，WD Mazzella在InfluenceofWritingPostureontheDimensionsofSignatures僅對簽名筆跡中的書寫姿勢做了大致的分析[2]；Astudyofvariousfactorsinfluencinghandwriting中K Saini對影響書寫特征的因素做了大致的分類[3]。

而在T Dziedzic的TheInfluenceofLyingBodyPositiononHandwriting中研究了躺姿對于筆跡的影響，也較為詳述。通過實(shí)驗(yàn)來識別不同躺姿如何影響筆跡特征。在該實(shí)驗(yàn)中分別對50位健康個體(年齡23～58歲)采集了樣本和簽名樣本，分別以3個姿勢(SP)和2個不同的臥位(LP1 & LP2)進(jìn)行。利用每個個體的SP樣本作為樣本，分別對LP1和LP2樣本的11個特征進(jìn)行了相似或不同的評價并用專業(yè)軟件測量了其他9個特征。在該實(shí)驗(yàn)中其發(fā)現(xiàn)特征在大多數(shù)情況下都沒有顯著差異，但在鋼筆壓力、邊緣、基線和字母高度上都有差異[4]。

研究躺姿對于書寫筆跡特征影響的意義有以下3個方面：首先，由于漢字與其他字母文字在書寫系統(tǒng)有著極大的區(qū)別，外文文獻(xiàn)中的論文內(nèi)容與結(jié)論對于我國漢字的筆跡鑒定的指導(dǎo)作用甚少，需要通過具有針對性的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究；其次，采取躺姿進(jìn)行書寫時筆跡常會出現(xiàn)抖動傾斜等特征變化，易偽裝筆跡產(chǎn)生混淆，因此需要對筆跡變化特征進(jìn)行規(guī)律性的總結(jié)；最后，躺姿書寫特征的變化對綜合評斷檢材筆跡與樣本筆跡的符合點(diǎn)與差異點(diǎn)起到了重要的作用。

實(shí)驗(yàn)后根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，首先初步分析得出在4種躺姿下各類特征中有哪些同時發(fā)生了較大變化、哪些特征穩(wěn)定不變，將得出的初步結(jié)論通過SPSS卡方檢驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，得出躺姿書寫時的共性特征；接著分別檢驗(yàn)各種躺姿與各類特征的相關(guān)性，觀察其書寫特征的變化情況并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析并對特征規(guī)律進(jìn)行總結(jié)。

2 工具與方法

2.1 實(shí)驗(yàn)工具

承載客體：得力牌多功能復(fù)印紙NO.7358， A3幅面，大小為297×420 mm；

書寫工具：晨光牌AGR640C3型號0.5 mm中性筆；

襯墊物：得力牌9225書寫板夾，規(guī)格為315×226 mm；

書寫環(huán)境：中瑞牌學(xué)生高架床，規(guī)格2 000×900×2 000 mm，床架主管1～1.2寸，鐵厚1.5 mm，床板為木質(zhì)厚度為12 mm；

觀察工具：放大鏡、掃描儀、帶有Excel軟件、SPSS分析軟件計(jì)算機(jī)一臺。

2.2 書寫內(nèi)容

選用民事訴訟中常見的“收條”文書，其中出現(xiàn)多種阿拉伯?dāng)?shù)字、符號和常見漢字。其內(nèi)容具體為：“收條 今收到安源有限公司拾陸萬捌仟肆佰貳拾元整(￥168,420)。收款人：溫睿。見證人：許秀榮 2017年9月5日”。實(shí)驗(yàn)書寫的內(nèi)容中，包括單字的各種筆畫以及重復(fù)的單字和數(shù)字。除此之外還囊括了整體布局的特征，分段開頭位置特征及程式語安排特征等。

2.3 觀察分析方式及步驟方法

采用放大鏡仔細(xì)觀察筆跡一般特征，用掃描儀將文書掃描入計(jì)算機(jī)并對單字的細(xì)節(jié)特征進(jìn)行觀察和固定并對不同的特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

通過分別對于4種躺姿筆跡特征與坐姿在水平桌面上的正常書寫的筆跡特征進(jìn)行比對，從書寫水平特征(書寫水平變化)，布局特征(字間距變化、行間距變化、字體傾斜、字行傾斜、字行彎曲、頁邊距變化、段落縮頭變化)，字的形體特征(字體大小變化、筆劃省略、筆劃長短與寬扁變化)，字的基本寫法特征(寫法特征變化、錯別字特征)，筆順特征(筆順特征變化)，交叉連接搭配比例特征(搭配比例特征變化)，運(yùn)筆特征(起筆不準(zhǔn)、筆劃拖帶、連筆增多、筆劃彎曲抖動、運(yùn)筆不暢、筆劃修飾重描)，抑壓力特征(筆劃抑壓力變大、筆力減輕)，標(biāo)點(diǎn)符號及其他符號特征(數(shù)字筆畫變化、標(biāo)點(diǎn)符號變化)這25種特征的變化進(jìn)行材料的分析與統(tǒng)計(jì)，并計(jì)算變化率。

變化率公式為：該特征的變化率=特征在總樣本中出現(xiàn)的頻數(shù)/實(shí)驗(yàn)者總數(shù)(其中只要該特征變化在該樣本中出現(xiàn)一次，則頻數(shù)加一)。

采用Excel繪制表格，利用IBM SPSS Statistics 20軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。利用卡方檢驗(yàn)對變化的特征之間的關(guān)聯(lián)度進(jìn)行量化，分析其是否相關(guān)并制作表格。

步驟1：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)樣本的文書內(nèi)容，并準(zhǔn)備其他實(shí)驗(yàn)所需工具及實(shí)驗(yàn)環(huán)境，保證實(shí)驗(yàn)過程中僅有書寫姿勢為唯一變量因素。隨機(jī)選取51名實(shí)驗(yàn)者，將其進(jìn)行編號處理，在同一時間段內(nèi)分別讓51名實(shí)驗(yàn)者依次按照平躺姿、半躺姿、左側(cè)躺姿、右側(cè)躺姿及正常書寫姿勢，在其他相同實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行樣本文書的制作。

步驟2：將收集的51份樣本文書材料進(jìn)行整理，將不具備分析條件的文書樣本進(jìn)行剔除，以正常坐姿書寫姿勢所書寫的樣本作為對照，分別觀察25種書寫特征的變化情況并做以記錄與數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，將統(tǒng)計(jì)好的數(shù)據(jù)利用Excel軟件進(jìn)行表格的制作并計(jì)算每個特征的變化率，繪制統(tǒng)計(jì)圖，觀察特征變化的情況。

步驟3：將Excel表格導(dǎo)入SPSS軟件，首先制作平滑線散點(diǎn)圖分析每種躺姿之間特征變化分布情況(即躺姿書寫筆跡的共性特征規(guī)律)，其次進(jìn)行卡方檢驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。在SPSS軟件進(jìn)行操作時，將平躺姿記為L、半躺姿為H、左側(cè)躺姿為Z及右側(cè)躺姿為R，某一特征發(fā)生變化記作1，未發(fā)生變化記作2。先將特征出現(xiàn)的數(shù)據(jù)與躺姿種類通過卡方檢驗(yàn)的計(jì)算方法計(jì)算得出期望值，從而判斷各種特征在各類躺姿中是否存在相關(guān)性，從而總結(jié)出這4類躺姿文書的一般特征；其次再分別判斷各類特征之間是否存在關(guān)聯(lián)。

步驟4：將得出的結(jié)果進(jìn)行記錄與分析，總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論與規(guī)律。

3 結(jié)果

3.1 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析

3.1.1 4種躺姿的共性特征

首先，通過對收集的51名實(shí)驗(yàn)者具備分析條件的有效的文書樣本進(jìn)行觀察，對比不同姿勢與正常書寫姿勢之間的風(fēng)貌特征(見圖1)和細(xì)節(jié)特征(見圖2)，其次，將特征變化的人數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)制成不同躺姿對書寫動作特征影響情況的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表(見表1)。

表1 不同躺姿對書寫動作特征影響情況的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

以上各表數(shù)據(jù)均為期望計(jì)數(shù)小于5不超過20%，最小期望值計(jì)數(shù)大于1。

圖1 正常書寫姿勢與不同躺姿風(fēng)貌特征對比

圖2 正常書寫姿勢與不同躺姿的單字細(xì)節(jié)特征對比

通過觀察可以初步得出如下結(jié)論：特征10、14、22為躺姿與正常書寫筆跡特征相比共有的且穩(wěn)定不變的特征；而11、17、23、25則為躺姿與正常書寫筆跡特征相比共有的且容易變化的特征；而其余的特征在平滑線散點(diǎn)圖中變化較大且分散，則需要進(jìn)行SPSS卡方檢驗(yàn)進(jìn)行進(jìn)一步的分析來確認(rèn)其相關(guān)性。因此制作表格時，選取某一特征并統(tǒng)計(jì)該特征在各個躺姿下變化的頻數(shù)、未變化的頻數(shù)、在所有躺姿狀態(tài)下變化的頻數(shù)、未變化的頻數(shù)制作表格并使用SPSS進(jìn)行相關(guān)性檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)出初步分析確定的特征以外，特征2、9、15、16、18也具有相關(guān)性，其數(shù)據(jù)整理后得出與躺姿書寫狀態(tài)存在相關(guān)性的筆跡特征(見表2)。

表2 與躺姿書寫狀態(tài)存在相關(guān)性的筆跡特征表

通過該數(shù)據(jù)分析表明，處于躺姿書寫狀態(tài)下，頁邊距變化、筆畫省略、筆順特征變化、筆畫抑壓力變大這四類特征在各個躺姿中均未發(fā)生明顯變化；而4種躺姿共性特征集中在筆劃長短與扁寬變化、搭配比例特征變化、起筆不準(zhǔn)、筆劃拖帶、連筆增多、筆力減輕以及標(biāo)點(diǎn)符號變化這幾類特征中。

3.1.2 4種躺姿的指向性特征

根據(jù)不同躺姿下25個書寫特征的變化統(tǒng)計(jì)情況，選取了變化超過半數(shù)以上的特征(總?cè)藬?shù)為51人)進(jìn)行卡方檢驗(yàn)，比較并進(jìn)行選取的這一變化特征在一種姿勢下的變化數(shù)量與其余姿勢變化數(shù)量之和之間的卡方檢驗(yàn)，即可得出在此躺姿下具有一定指向性的筆跡特征。

如選擇書寫水平變化這一特征進(jìn)行檢驗(yàn)，在平躺姿勢下該特征變化人數(shù)為a，半躺姿該特征變化人數(shù)b、左側(cè)躺姿該特征變化人數(shù)c、右側(cè)躺姿該特征變化人數(shù)d，相加為M，記平躺姿勢下該特征未變化人數(shù)為51-a，半躺姿該特征未變化人數(shù)51-b、左側(cè)躺姿該特征未變化人數(shù)51-c、右側(cè)躺姿該特征未變化人數(shù)51-d相加為N，并制作表格，利用SPSS軟件即可進(jìn)行卡方檢驗(yàn)，若對應(yīng)的觀察類型下sig<0.005即表明書寫水平變化這一特征為平躺姿勢下相對特有的特征。將所得具有相關(guān)性特征的數(shù)據(jù)整理可得各種躺姿狀態(tài)下具有指向性的特征，見表3、表4、表5、表6。

通過對于不同躺姿之間每一個特征的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行卡方檢驗(yàn)所得出的數(shù)據(jù)可知：當(dāng)僅筆劃拖帶、連筆增多的筆跡特征出現(xiàn)明顯變化時，則可能為平躺姿書寫；當(dāng)僅筆劃長短與扁寬變化特征出現(xiàn)明顯變化時，則可能為半躺姿書寫；當(dāng)筆劃長短與扁寬變化、寫法特征變化、起筆不準(zhǔn)的書寫特征發(fā)生變化而其他特征并沒有明顯變化時，則可能為左側(cè)躺姿書寫；當(dāng)書寫水平變化、字間距變化、字體字行傾斜彎曲、字體大小與搭配比例特征變化、起筆不準(zhǔn)、筆劃拖帶連筆增多、筆劃彎曲抖動運(yùn)筆不暢、筆力減輕、數(shù)字標(biāo)點(diǎn)符號都發(fā)生變化時，則可能為右側(cè)躺姿書寫。這一結(jié)果為我們更為準(zhǔn)確地評價筆跡特征中的差異點(diǎn)和符合點(diǎn)，以及更有針對性地收集樣本筆跡并進(jìn)行文書司法鑒定有著很好的指導(dǎo)作用。

表3 與平躺姿書寫狀態(tài)存在相關(guān)性的筆跡特征表

表4 與半躺姿書寫狀態(tài)存在相關(guān)性的筆跡特征表

表5 與左側(cè)躺姿書寫狀態(tài)存在相關(guān)性的筆跡特征表

表6 與右側(cè)躺姿書寫狀態(tài)存在相關(guān)性的筆跡特征表

以上數(shù)據(jù)均為期望計(jì)數(shù)小于5不超過20%，最小期望值計(jì)數(shù)大于1。

3.2 影響躺姿書寫特征變化的因素

特征變化因素多種多樣，在此僅針對實(shí)驗(yàn)中對于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)影響較大的原因進(jìn)行簡要分析。

采用躺姿姿勢進(jìn)行書寫時，書寫特征變化原因主要來源于兩方面，一是由于姿勢影響，書寫人背部彎曲，手肘無明顯支撐，且書寫紙張通常放置在較軟的平面或者斜面上，筆跡則會發(fā)生變形，而視覺也會因?yàn)椴扇〉淖藙菔艿揭欢ǖ南拗?，特別是在側(cè)躺狀態(tài)下，書寫人通常無法看到自己的書寫筆跡，導(dǎo)致其在書寫時只能憑借腦中想象以及書寫動作定型來進(jìn)行書寫，因此會造成特征發(fā)生較大變化。二是書寫人自身的書寫水平也會造成一定影響，書寫水平較高者特征變化數(shù)量較少且具有針對性，書寫水平較低者則會一定程度上有更為明顯的特征變化。

4 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)通過選取51名書寫人，采用控制變量的方法進(jìn)行同一段文字的書寫，根據(jù)書寫材料進(jìn)行分析檢驗(yàn)以及統(tǒng)計(jì)，利用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行卡方檢驗(yàn)，得到各類特征與躺姿之間的相關(guān)性從而得出躺姿書寫的共性特征(筆劃長短扁寬變化、搭配比例特征變化、起筆不準(zhǔn)、筆劃拖帶連筆增多、筆力減輕以及標(biāo)點(diǎn)符號變化)及不同躺姿的指向性特征(平躺姿——筆劃拖帶連筆增多；半躺姿——筆劃長短扁寬變化；左側(cè)躺姿——筆劃長短扁寬變化、寫法特征變化、起筆不準(zhǔn)；右側(cè)躺姿——書寫水平變化、部分布局特征變化、搭配比例特征變化、運(yùn)筆特征變化、抑壓力特征變小、標(biāo)點(diǎn)符號特征變化)。

共性特征可以為我們在對非正常書寫目的的筆跡進(jìn)行區(qū)分，以及對筆跡的符合點(diǎn)與差異點(diǎn)的評價提供方向；而指向性特征則可以更加具體區(qū)分該姿勢如何影響筆跡特征的變化并在實(shí)際鑒定的樣本收集與檢材筆跡特征的評價也更加具體和準(zhǔn)確。由于論文篇幅與條件方面，實(shí)驗(yàn)人數(shù)及數(shù)據(jù)方面還不夠多，可能會對實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生一定的影響，但總體來講，該實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果對于躺姿書寫的特征變化研究有一定的指導(dǎo)作用。