不同步速对步幅影响的比较研究

高 毅

（中国刑事警察学院，辽宁 沈阳 100854）

不同步速对步幅影响的比较研究

高 毅

（中国刑事警察学院，辽宁 沈阳 100854）

为了研究人体在不同步速与行走条件下步幅特征的变化规律与特点，为利用现场各类步幅情况分析案犯的人身特点与作案过程提供科学依据，也为步幅特征定量化分析与检验奠定基础，分别制作并选取正常行走和不同速度情况下的成趟足迹样本，通过大量实验对步速、步长、步宽和步角等参数进行统计、分析，得出不同步速条件下的步幅特征各参数的变化规律通过比较分析得出结论：随着步速的不断增加，步幅特征有步长逐渐变长、步宽逐渐变宽、步角逐渐变小的趋势，并在一定的区间内变化相对明显。

成趟足迹；步幅特征；不同速度；变化规律

刑事犯罪现场中成趟足迹出现率比较高，依此分析留痕人自身特点、犯罪心理和作案过程等一直是案件侦查的关键，而将不同的步速下对应的步幅两者联系起来并找出步幅变化的规律特点，得到更加完整的测定步幅特征量、识别步幅类型的方法一直是个难题。步幅特征是指在成趟足迹中，反映双足协调搭配关系及双足迈步动作的特征。基于步幅特征量特定的搭配关系，通过大量的实验对不同步速和步幅特征的步长、步宽和步角等参量进行统计、分析，比较步幅特征参数的变化量，归纳总结出步速与步幅特征之间的内在联系和变化规律特点，对传统的经验型检验、分析方法加以修正与补充。进而达到用量的标准来对步幅特征变化进行分析的目的，为科学实施现场勘查、正确确定侦查方向提供依据，为利用步幅特征进行定量化检验鉴定奠定基础。

一、实验原理及方法

（一）步幅特征指标的选取标准

根据实验要求，确定选取步幅特征指标应遵循的原则有两点：一是对于同一个人，在一定的时间阶段内，若干次行走结果应具有相对稳定性；二是同一个人在多次行走中所选特征要能够重复出现。根据本论文的实验要求，以左步长、右步长、左步宽、右步宽、左步角、右步角等六项作为特征指标进行选取，如图1所示。为了对步幅特征六项指标有一个共同的概念，以便统一测量方法获取数据，现将六项指标作如下定义。

步长。步长是指前后相邻足迹后跟后边沿正中间两点之间的纵向距离，可分为左步长和右步长，图中的a1b1和a2b2系右步长，b1a2系左步长。

步宽。步宽是指一个脚印后跟中心点与对侧步行线间的距离，可分为左步宽和右步宽，图中的m1、m2系左步宽，n1、n2系右步宽。

步角。步角是指足迹中心线与同侧步行线相交所成的角，分为左步角和右步角，图中∠α1、∠α2是左步角，∠β1、∠β2是右步角。

它既可显示一个人在步幅特征方面的稳定性，又可反映出同一人在不同状态下步幅方面的差异性，而且多次行走可以重复出现，易于测量，且适用于所有的步幅类型。

图1 步幅特征测量图

（二）实验物质的选取及实验方法

1.实验器材

立体足迹承痕台，激光测距器，直角测量尺，钢直尺，皮尺，钉，细绳，量角器，分规，统计软件，计算机等。

2.样本来源

随机抽取刑警学院年龄在20-30岁、身体健康状况良好、行走运动正常的本科生、研究生或干训学员，收集实验者在不同步速下留下的成趟足迹作为实验对象。

3.实验方法

确定好统一的标准，令实验者在立体足迹承痕台上以不同速度行走得到成趟足迹样本。先对足迹样本进行标划、定位，再用尺子、量角器等工具实测出步长、步宽、步角各指标的数据，然后运用计算机对所测量的数据进行统计、分析。并对误差加以分析和解释，得出步速与步幅相关性。相互对照，相互复核。

二、实验数据的测量和分析

在刑事案件中，绝大多数的犯罪嫌疑人都为男性，所以我们对男性的步幅特征量进行统计，由于单独测定速度较难，且极易产生误差，但测定距离和时间较容易，因此通过距离和时间计算速度就相对简单准确。本实验数据较多，分析难度大。因而先对9组不同速度下的步幅特征参数进行统计，并计算出每组数据的平均值。再把27组步速与步幅特征的数据输入计算机中，观察步速与步幅特征参数变化量的关系。这样通过步幅特征参数变化量对步速与步幅特征的关系进行研究。

（一）实验数据测量

由于在犯罪现场中的成趟足迹都是随机成对出现的，所以在数据处理时将步长、步宽、步角的左右参数合并在一起进行研究。实验所用沙槽长度为8米，步长步宽的单位为厘米，步角的单位为度。表1、表2为左右步幅特征参数合并后的数据。

表1 行走时间为9.5秒时步幅特征参数值

表2 行走时间为10.5秒时步幅特征参数值

按照此种实验测量方法，在保证沙槽长度8米不变的情况下，以1秒为时间单元，不断缩短在固定长度内的行走时间，行走时间顺次为8.5秒、7.5秒、6.5秒、5.5秒、4.5秒（数据表格略），以此来增加步行速度。令实验者两次用时2.5秒、3.5秒，测得的步幅指标量并记录如下表3、表4。不同步速下对应的步幅特征平均值和变化量如表5。

表3 行走时间为2.5秒时步幅特征参数值

表4 行走时间为3.5秒时步幅特征参数值

表5 平均值和变化量步速单位为米/秒，其他参数单位均为厘米

结合实验数据，通过统计软件绘制出步速和步幅特征量之间的关系图。如图2、图3、图4所示。

步速单位为米/秒，步长变化量单位为厘米

图2 步速与步长变化量的关系图

图3 步速与步宽变化量的关系图

图4 步速与步角变化量的关系图

（二）实验分析

1.依据步幅特征指标和步速指标的选取标准分析

结合本论题，确定选取步幅特征指标应遵循的原则有两点：一是对于同一个人，在一定的时间阶段内，若干次行走结果应具有相对稳定性；二是同个一人在多次行走中所选特征要能够重复出现。在选择步幅特征指标时，首要是选择好具有可测价值的足迹。每趟足迹起止两对足迹由于受主客观因素影响较大，极易使步幅特征指标产生偏差。所以只对正数第三枚和倒数第三枚足迹之间的足迹进行测量。

在选择步速指标时，由于认为控制行走速度难度较大，且极易产生误差，但通过沙槽长度和行走时间去确定行走速度较容易，也较为客观，因此通过距离和时间计算速度就相对简单准确。

2.步幅特征中步长、步宽、步角各指标和步速指标的数据均值分析

步长、步宽、步角参数都分左右。在本实验中将左右特征量合并分析，不单独区分，使不同步速下的步幅特征具有普遍性。在实际测量过程中，个别步长、步宽、步角参数与其他步长、步宽、步角参数相比会比较异常。为了更好地体现出步幅特征的变化趋势，本实验中对于这些异常数值进行剔除。

每个步速下进行多次测量，混合步长、步宽、步角等参数的左右测量数据，取平均值，以此减小测量过程中产生的误差。

3.所获取实验数据的分析方法和适用情况及变化规律性分析

本次试验为验证性实验。实验所选取的实验对象为青年男性，具有一定局限性。但是从实验数据和步速、步幅特征变化量的关系图上，可以得出具有该类人群步幅特征的一般变化规律特点。即随着步速不断加快，步长变长，步宽变宽，步角变小；步速逐渐减慢，步长变短，步宽变窄，步角变大。

4.实验的误差讨论

在做选取标准时，由于受人为和实验现场条件所限制会产生误差，但这种误差不会影响不同步速下步幅特征的变化趋势。

在测量时，由于是人为进行测量，所以不可避免会产生误差。但是通过多次测量，混合左右测量数据，取平均值可以大大减小误差。

通过以上实验，可以得出结论:

1.随着步速增加，步幅特征有步长逐渐变长、步宽逐渐变宽、步角逐渐变小的趋势。

2.随着步速降低，步幅特征有步长逐渐变短、步宽逐渐变窄、步角逐渐变大的趋势。

3.人体在正常行走的条件下，随着步速的不断加快，步长总体呈现不断变长的趋势，并且步速在0.84m/s-0.94m/s区间，步长的变化不明显，较缓慢。

4.人体在正常行走的条件下，随着步速的不断加快，步宽总体呈现不断变宽的趋势，并且步速在1.46m/s-1.78m/s和2.29m/s-3.2m/s区间，步宽的变化相对其他步速是最明显的。

5.人体在正常行走的条件下，随着步速的不断加快，步角总体呈现不断减小的趋势，并且步速在1.23m/s-1.46m/s和2.29m/s-3.2m/s区间，步角的变化较明显。

[1]史力民.足迹学 [M].北京:中国人民公安大学出版社,2007．

[2]黄厚人,欧阳常青.足迹步幅特征中有关概念的探讨 [J].中国人民公安大学学报,2006,(2).

[3]王清举,韩均良等.足迹步法定量化检验[M].北京：中国人民公安大学出版社,1992．

[4]张书杰.21世纪中国痕检技术 [M].北京:群众出版社,2000．

D918

A

1672-6405（2012）02-0005-04

高毅（1978-），男，硕士，中国刑事警察学院痕迹检验技术系讲师，主要从事足迹方面的教学、科研和办案工作。

2012-05-07

王凤玲]