高 毅

（中國刑事警察學院，遼寧 沈陽 100854）

不同步速對步幅影響的比較研究

高 毅

（中國刑事警察學院，遼寧 沈陽 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，為利用現(xiàn)場各類步幅情況分析案犯的人身特點與作案過程提供科學依據(jù)，也為步幅特征定量化分析與檢驗奠定基礎(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，通過大量實驗對步速、步長、步寬和步角等參數(shù)進行統(tǒng)計、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，步幅特征有步長逐漸變長、步寬逐漸變寬、步角逐漸變小的趨勢，并在一定的區(qū)間內(nèi)變化相對明顯。

成趟足跡；步幅特征；不同速度；變化規(guī)律

刑事犯罪現(xiàn)場中成趟足跡出現(xiàn)率比較高，依此分析留痕人自身特點、犯罪心理和作案過程等一直是案件偵查的關(guān)鍵，而將不同的步速下對應(yīng)的步幅兩者聯(lián)系起來并找出步幅變化的規(guī)律特點，得到更加完整的測定步幅特征量、識別步幅類型的方法一直是個難題。步幅特征是指在成趟足跡中，反映雙足協(xié)調(diào)搭配關(guān)系及雙足邁步動作的特征?；诓椒卣髁刻囟ǖ拇钆潢P(guān)系，通過大量的實驗對不同步速和步幅特征的步長、步寬和步角等參量進行統(tǒng)計、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，對傳統(tǒng)的經(jīng)驗型檢驗、分析方法加以修正與補充。進而達到用量的標準來對步幅特征變化進行分析的目的，為科學實施現(xiàn)場勘查、正確確定偵查方向提供依據(jù)，為利用步幅特征進行定量化檢驗鑒定奠定基礎(chǔ)。

一、實驗原理及方法

（一）步幅特征指標的選取標準

根據(jù)實驗要求，確定選取步幅特征指標應(yīng)遵循的原則有兩點：一是對于同一個人，在一定的時間階段內(nèi)，若干次行走結(jié)果應(yīng)具有相對穩(wěn)定性；二是同一個人在多次行走中所選特征要能夠重復(fù)出現(xiàn)。根據(jù)本論文的實驗要求，以左步長、右步長、左步寬、右步寬、左步角、右步角等六項作為特征指標進行選取，如圖1所示。為了對步幅特征六項指標有一個共同的概念，以便統(tǒng)一測量方法獲取數(shù)據(jù)，現(xiàn)將六項指標作如下定義。

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

步寬。步寬是指一個腳印后跟中心點與對側(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)，易于測量，且適用于所有的步幅類型。

圖1 步幅特征測量圖

（二）實驗物質(zhì)的選取及實驗方法

1.實驗器材

立體足跡承痕臺，激光測距器，直角測量尺，鋼直尺，皮尺，釘，細繩，量角器，分規(guī)，統(tǒng)計軟件，計算機等。

2.樣本來源

隨機抽取刑警學院年齡在20-30歲、身體健康狀況良好、行走運動正常的本科生、研究生或干訓學員，收集實驗者在不同步速下留下的成趟足跡作為實驗對象。

3.實驗方法

確定好統(tǒng)一的標準，令實驗者在立體足跡承痕臺上以不同速度行走得到成趟足跡樣本。先對足跡樣本進行標劃、定位，再用尺子、量角器等工具實測出步長、步寬、步角各指標的數(shù)據(jù)，然后運用計算機對所測量的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、分析。并對誤差加以分析和解釋，得出步速與步幅相關(guān)性。相互對照，相互復(fù)核。

二、實驗數(shù)據(jù)的測量和分析

在刑事案件中，絕大多數(shù)的犯罪嫌疑人都為男性，所以我們對男性的步幅特征量進行統(tǒng)計，由于單獨測定速度較難，且極易產(chǎn)生誤差，但測定距離和時間較容易，因此通過距離和時間計算速度就相對簡單準確。本實驗數(shù)據(jù)較多，分析難度大。因而先對9組不同速度下的步幅特征參數(shù)進行統(tǒng)計，并計算出每組數(shù)據(jù)的平均值。再把27組步速與步幅特征的數(shù)據(jù)輸入計算機中，觀察步速與步幅特征參數(shù)變化量的關(guān)系。這樣通過步幅特征參數(shù)變化量對步速與步幅特征的關(guān)系進行研究。

（一）實驗數(shù)據(jù)測量

由于在犯罪現(xiàn)場中的成趟足跡都是隨機成對出現(xiàn)的，所以在數(shù)據(jù)處理時將步長、步寬、步角的左右參數(shù)合并在一起進行研究。實驗所用沙槽長度為8米，步長步寬的單位為厘米，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 行走時間為9.5秒時步幅特征參數(shù)值

表2 行走時間為10.5秒時步幅特征參數(shù)值

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

表3 行走時間為2.5秒時步幅特征參數(shù)值

表4 行走時間為3.5秒時步幅特征參數(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)合實驗數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)計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，步長變化量單位為厘米

圖2 步速與步長變化量的關(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）實驗分析

1.依據(jù)步幅特征指標和步速指標的選取標準分析

結(jié)合本論題，確定選取步幅特征指標應(yīng)遵循的原則有兩點：一是對于同一個人，在一定的時間階段內(nèi)，若干次行走結(jié)果應(yīng)具有相對穩(wěn)定性；二是同個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時，首要是選擇好具有可測價值的足跡。每趟足跡起止兩對足跡由于受主客觀因素影響較大，極易使步幅特征指標產(chǎn)生偏差。所以只對正數(shù)第三枚和倒數(shù)第三枚足跡之間的足跡進行測量。

在選擇步速指標時，由于認為控制行走速度難度較大，且極易產(chǎn)生誤差，但通過沙槽長度和行走時間去確定行走速度較容易，也較為客觀，因此通過距離和時間計算速度就相對簡單準確。

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

步長、步寬、步角參數(shù)都分左右。在本實驗中將左右特征量合并分析，不單獨區(qū)分，使不同步速下的步幅特征具有普遍性。在實際測量過程中，個別步長、步寬、步角參數(shù)與其他步長、步寬、步角參數(shù)相比會比較異常。為了更好地體現(xiàn)出步幅特征的變化趨勢，本實驗中對于這些異常數(shù)值進行剔除。

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

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

本次試驗為驗證性實驗。實驗所選取的實驗對象為青年男性，具有一定局限性。但是從實驗數(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。即隨著步速不斷加快，步長變長，步寬變寬，步角變??；步速逐漸減慢，步長變短，步寬變窄，步角變大。

4.實驗的誤差討論

在做選取標準時，由于受人為和實驗現(xiàn)場條件所限制會產(chǎn)生誤差，但這種誤差不會影響不同步速下步幅特征的變化趨勢。

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

通過以上實驗，可以得出結(jié)論:

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

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

3.人體在正常行走的條件下，隨著步速的不斷加快，步長總體呈現(xiàn)不斷變長的趨勢，并且步速在0.84m/s-0.94m/s區(qū)間，步長的變化不明顯，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，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，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 [M].北京:中國人民公安大學出版社,2007．

[2]黃厚人,歐陽常青.足跡步幅特征中有關(guān)概念的探討 [J].中國人民公安大學學報,2006,(2).

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D918

A

1672-6405（2012）02-0005-04

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

2012-05-07

王鳳玲]