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(biāo)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(yùn)動(dòng)鞋的合腳性和舒適性，對(duì)468名年齡在13-18歲的陜西地區(qū)男青少年進(jìn)行腳部數(shù)據(jù)采集。運(yùn)用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行因子分析，提取了描述陜西地區(qū)男青少年腳型的12個(gè)特征指標(biāo)，為定位于青少年運(yùn)動(dòng)鞋設(shè)計(jì)的制鞋企業(yè)提供參考。鞋長(zhǎng)應(yīng)以腳長(zhǎng)加一個(gè)手指；鞋寬應(yīng)參照腳寬與跖趾圍長(zhǎng)；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(jì)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(jì)鞋底，使鞋底與青少年的腳底吻合，從而促進(jìn)青少年腳弓健康發(fā)育。

腳部測(cè)量；陜西男青少年；因子分析；特征指標(biāo)

穿著運(yùn)動(dòng)鞋已成為全世界青少年的時(shí)尚[1]。有關(guān)調(diào)查顯示，中國(guó)青少年運(yùn)動(dòng)鞋消費(fèi)市場(chǎng)規(guī)模比較穩(wěn)定，基本上每年都在100 ～140億[2]。青少年運(yùn)動(dòng)鞋的造型設(shè)計(jì)必須以青少年的腳型為基礎(chǔ)。我國(guó)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(huì)存在很大的差異，因此在青少年運(yùn)動(dòng)鞋設(shè)計(jì)時(shí)需要尋找青少年腳型存在的共性規(guī)律，對(duì)腳型進(jìn)行調(diào)查研究。目前針對(duì)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(biāo)提取的相關(guān)研究。

我國(guó)進(jìn)行人體測(cè)量樣本的選取分布在東北華北區(qū)、中西部區(qū)、長(zhǎng)江下游區(qū)、長(zhǎng)江中游區(qū)和云貴川區(qū)等幾個(gè)國(guó)家自然區(qū)。服飾領(lǐng)域的科學(xué)研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)人員根據(jù)研究需要和條件，選取一個(gè)或一個(gè)以上自然區(qū)的人體尺寸基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)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(duì)象，利用測(cè)量?jī)x器對(duì)其測(cè)量，再用SPSS軟件對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過(guò)因子分析將測(cè)量數(shù)據(jù)聚為五大因子,并對(duì)每類因子，進(jìn)行特征指標(biāo)提取,最后提取了描述陜西男青少年腳型的12個(gè)特征指標(biāo)，為定位于青少年運(yùn)動(dòng)鞋設(shè)計(jì)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(cè)量姿勢(shì)

由于人體的腳部是一個(gè)松軟的有機(jī)體，其尺寸變化是很大的。即使同一部位在靜坐、站立和運(yùn)動(dòng)等不同姿勢(shì)下，所測(cè)的尺寸都不一樣(見(jiàn)表1)。表1表明人在運(yùn)動(dòng)后的腳型尺寸比運(yùn)動(dòng)前站立時(shí)的尺寸大，其站立時(shí)的尺寸又比靜坐時(shí)的尺寸大，而靜坐時(shí)的尺寸比抬腳(腳懸空)的尺寸更大，因此測(cè)量姿勢(shì)的不同對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響很大。

表1 不同姿勢(shì)下腳尺寸對(duì)比[8]

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

(二) 測(cè)量?jī)x器與測(cè)量部位

測(cè)量?jī)x器為德國(guó)TechMath非接觸式三維人體掃描儀，采用激光測(cè)量技術(shù)，激光測(cè)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(zhǎng)短、肥瘦與寬窄反映了不同的腳型特征，而腳型的測(cè)量決定腳型的特征尺寸，因此必須了解腳的各特征部位點(diǎn)[8]，如圖1所示。

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

圖1 腳型特征部位點(diǎn)

Fig.1 Foot feature points

根據(jù)運(yùn)動(dòng)鞋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需要，參照2000年全國(guó)腳型調(diào)查的測(cè)量項(xiàng)目[9]和2006年未成年人腳型測(cè)量項(xiàng)目，本次試驗(yàn)共選擇了21個(gè)測(cè)量部位，如表2。

表2 測(cè)量部位

其中：#通過(guò)對(duì)三維數(shù)字化人體互動(dòng)測(cè)量獲得 $為人工測(cè)量獲得

二、采用SPSS因子分析法分析測(cè)量數(shù)據(jù)

SPSS因子分析法是一種數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化的技術(shù)，通過(guò)研究眾多變量之間的內(nèi)部依賴關(guān)系，把一些具有錯(cuò)綜復(fù)雜關(guān)系的變量歸結(jié)為少數(shù)幾個(gè)綜合因子的多變量統(tǒng)計(jì)分析方法，探求觀測(cè)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(gè)隨機(jī)變量去描述多個(gè)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(duì)原有變量進(jìn)行相關(guān)分析。

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

(一) KMO檢驗(yàn)和巴特利特球形檢驗(yàn)

KMO檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)量用于比較變量之間的簡(jiǎn)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(jiǎn)單相關(guān)系數(shù)平方和遠(yuǎn)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(gè)KMO檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：KMO>0.9，非常適合；0.8

表3 KMO和巴特利特球形檢驗(yàn)

巴特利特球形檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)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(duì)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(rèn)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(yàn)結(jié)果可知，Bartlett檢驗(yàn)的近似卡方為4260.933，數(shù)值很大，相對(duì)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(duì)本數(shù)據(jù)進(jìn)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(gè)特例，是使用最多的因子提取方法。它通過(guò)選取前面幾個(gè)方差最大的主成分，這樣達(dá)到了因子分析較少變量個(gè)數(shù)的目的，同時(shí)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(jì)特征值大于1。

從表4解釋的總方差表可知，只有前5個(gè)因子特征值大于1，且累積占77.414%，因此提取前5個(gè)因子變量作為主因子，即這5個(gè)主因子代替21個(gè)原始測(cè)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(guò)主成分提取公因子以后，將原來(lái)測(cè)量的21個(gè)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(yùn)動(dòng)鞋鞋幫設(shè)計(jì)命名5大因子變量。

(1)鞋長(zhǎng)因子(第一主成分)：腳長(zhǎng)、拇趾外突點(diǎn)部位、小趾外突點(diǎn)部位、小趾端點(diǎn)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(zhǎng)、前跗骨圍長(zhǎng)、兜跟圍長(zhǎng)、舟上彎點(diǎn)部位。

(3)高度因子(第三主成分)：內(nèi)踝高、外踝高、舟上彎點(diǎn)高度、后跟突點(diǎn)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(xiàn)率分別為45.746%和12.128%。因此，影響青少年運(yùn)動(dòng)鞋鞋幫設(shè)計(jì)的主要因素是長(zhǎng)度因子和圍度因子，這與日常生活中人們購(gòu)買鞋子要參考腳長(zhǎng)、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(biāo)

根據(jù)腳型測(cè)量部位、運(yùn)動(dòng)鞋設(shè)計(jì)以及公式對(duì)每類因子的男青少年腳型特征指標(biāo)進(jìn)行提取。陜西男青少年腳型特征指標(biāo)計(jì)算公式為

由上面的分析可以得出：把腳長(zhǎng)、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(biāo)。如今隨著人們對(duì)運(yùn)動(dòng)鞋越來(lái)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(xì)且長(zhǎng)，而且都比較熱愛(ài)運(yùn)動(dòng)，因此青少年運(yùn)動(dòng)鞋的設(shè)計(jì)要特別強(qiáng)調(diào)對(duì)腳弓、腳踝、腳后跟等易受傷部位的保護(hù)，從而利于青少年的健康成長(zhǎng)。基于以上原因，最后提取了12個(gè)特征指標(biāo)，這些指標(biāo)分別為腳長(zhǎng)、腳寬、跖趾圍長(zhǎng)、前跗骨圍長(zhǎng)、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(guò)對(duì)468名13-18歲男青少年腳部的數(shù)據(jù)采集，運(yùn)用SPSS因子分析，提取描述陜西男青少年腳型特征的5個(gè)主要因子，分別是鞋長(zhǎng)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(gè)指標(biāo)，這些指標(biāo)分別為腳長(zhǎng)、腳寬、跖趾圍長(zhǎng)、前跗骨圍長(zhǎng)、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(chǎng)上缺乏針對(duì)13-18歲青少年腳部特征的運(yùn)動(dòng)鞋，青少年很難買到適合自己的運(yùn)動(dòng)鞋產(chǎn)品。運(yùn)動(dòng)鞋樣板設(shè)計(jì)的依據(jù)是腳型，腳部測(cè)量是運(yùn)動(dòng)鞋樣板設(shè)計(jì)的尺寸來(lái)源。國(guó)內(nèi)運(yùn)動(dòng)鞋企業(yè)應(yīng)以青少年腳型特征為依據(jù)。首先，鞋長(zhǎng)以腳長(zhǎng)加一個(gè)手指即可，鞋若太長(zhǎng)，腳和鞋子之間就容易前后左右移動(dòng)，一旦移動(dòng)就非常容易受傷；二是鞋寬應(yīng)參照腳寬與跖趾圍長(zhǎng)，稍微彎曲的外底設(shè)計(jì)，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(jì)鞋底，使鞋底青少年的腳底吻合，從而促進(jìn)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(guò)于松軟的鞋底容易造成青少年腳部不穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)，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(jì)合適的高度，如青少年籃球鞋有跑步或急停運(yùn)動(dòng)的項(xiàng)目，就需要設(shè)計(jì)高鞋幫從而保護(hù)腳踝不易扭傷。

[1]杜少勛.運(yùn)動(dòng)鞋及其設(shè)計(jì)[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(guó)青少年運(yùn)動(dòng)鞋消費(fèi)市場(chǎng)每年超100億[EB/OL]. (2005-08-19)[2007-01-23].http://www.shoes.net.cn/news/12815.html.

[3]夏風(fēng)歧，回俊嶺，尹愛(ài)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(bào)，2007,(11)：651-652.[4]張麗華，回俊嶺，陳樹(shù)君.滄州市1629名兒童青少年足弓發(fā)育狀況[J].中國(guó)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(guó)校醫(yī)，2000(4)：86-89.

[7]李坤，廖彥博，蘇陽(yáng).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(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)研究[D].西安：西安工業(yè)學(xué)院，2005.

[9]《中國(guó)鞋業(yè)大全》編委會(huì).中國(guó)鞋業(yè)大全—設(shè)計(jì)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(zé)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(jì)。

TS943

A

1008-4940(2016)06-0100-05