男青少年脚型特征指标研究——基于陕西地区数据的因子分析

陈秀免

(福建商学院 商业美术系，福建福州 350012)



男青少年脚型特征指标研究
——基于陕西地区数据的因子分析

陈秀免

(福建商学院 商业美术系，福建福州 350012)

为了提高青少年运动鞋的合脚性和舒适性，对468名年龄在13-18岁的陕西地区男青少年进行脚部数据采集。运用SPSS统计软件对测量数据进行因子分析，提取了描述陕西地区男青少年脚型的12个特征指标，为定位于青少年运动鞋设计的制鞋企业提供参考。鞋长应以脚长加一个手指；鞋宽应参照脚宽与跖趾围长；鞋帮高度应参照外踝高与后跟骨高度；根据青少年穿着功能需求设计合适的高度，按照脚的腰窝部位到脚后跟的正常形状设计鞋底，使鞋底与青少年的脚底吻合，从而促进青少年脚弓健康发育。

脚部测量；陕西男青少年；因子分析；特征指标

穿着运动鞋已成为全世界青少年的时尚[1]。有关调查显示，中国青少年运动鞋消费市场规模比较稳定，基本上每年都在100 ～140亿[2]。青少年运动鞋的造型设计必须以青少年的脚型为基础。我国地大物博，地理环境不同，南北气候相差很大,地区不同、性别不同、年龄段不同的人们,脚型特征会存在很大的差异，因此在青少年运动鞋设计时需要寻找青少年脚型存在的共性规律，对脚型进行调查研究。目前针对青少年的扁平足和足弓的发育情况及少数民族青少年的脚型研究比较多[3-7]，但还未发现关于13-18岁男青少年的脚型特征及其指标提取的相关研究。

我国进行人体测量样本的选取分布在东北华北区、中西部区、长江下游区、长江中游区和云贵川区等几个国家自然区。服饰领域的科学研究和技术开发人员根据研究需要和条件，选取一个或一个以上自然区的人体尺寸基础数据进行研究。本文以中西部地区陕西省468名年龄在13-18岁的男青少年为研究对象，利用测量仪器对其测量，再用SPSS软件对测量数据进行处理，通过因子分析将测量数据聚为五大因子,并对每类因子，进行特征指标提取,最后提取了描述陕西男青少年脚型的12个特征指标，为定位于青少年运动鞋设计的制鞋企业提供参考。

一、男青少年脚型数据采集

(一) 测量姿势

由于人体的脚部是一个松软的有机体，其尺寸变化是很大的。即使同一部位在静坐、站立和运动等不同姿势下，所测的尺寸都不一样(见表1)。表1表明人在运动后的脚型尺寸比运动前站立时的尺寸大，其站立时的尺寸又比静坐时的尺寸大，而静坐时的尺寸比抬脚(脚悬空)的尺寸更大，因此测量姿势的不同对测量结果的影响很大。

表1 不同姿势下脚尺寸对比[8]

人们穿鞋时，脚多处在运动状态，尤其是青少年经常从事各种体育活动，脚是处在尺寸最大的情况下穿鞋的。因此对青少年进行脚型测量，选用站立姿势比较合适，站立姿势比较接近运动的尺寸，而且尺寸稳定，便于操作。

(二) 测量仪器与测量部位

测量仪器为德国TechMath非接触式三维人体扫描仪，采用激光测量技术，激光测量光源，白光色彩照明，从而获取人体三维图像数据。

脚的长短、肥瘦与宽窄反映了不同的脚型特征，而脚型的测量决定脚型的特征尺寸，因此必须了解脚的各特征部位点[8]，如图1所示。

1-拇趾外突点，2-小趾端点，3-小趾外突点，4-第一跖趾关节点，5-第五跖趾关节，6-前跗骨突点，7-第五跖骨粗隆点，8-舟上弯点，9-外踝骨中心下沿点。

图1 脚型特征部位点

Fig.1 Foot feature points

根据运动鞋结构设计的需要，参照2000年全国脚型调查的测量项目[9]和2006年未成年人脚型测量项目，本次试验共选择了21个测量部位，如表2。

表2 测量部位

其中：#通过对三维数字化人体互动测量获得 $为人工测量获得

二、采用SPSS因子分析法分析测量数据

SPSS因子分析法是一种数据简化的技术，通过研究众多变量之间的内部依赖关系，把一些具有错综复杂关系的变量归结为少数几个综合因子的多变量统计分析方法，探求观测数据中的基本结构，找出能控制所有变量的少数几个随机变量去描述多个变量之间的相关关系。因此一般在因子分析之前，需要对原有变量进行相关分析。

本文采用SPSS的KMO(Kaiser-Meyer-Olkin)检验和巴特利特球度检验(Bartlett test of Sphericity) 来检验这些错综复杂的变量是否适合做因子分析。

(一) KMO检验和巴特利特球形检验

KMO检验的统计量用于比较变量之间的简单相关和偏相关系数。KMO值介于0-1，越接近1，表明所有变量之间简单相关系数平方和远大于偏相关系数平方和，越适合因子分析。其中，Kaiser给出一个KMO检验标准：KMO>0.9，非常适合；0.8

表3 KMO和巴特利特球形检验

巴特利特球形检验的统计量是根据相关系数矩阵的行列式得到的。如果该值较大，且其对应的相伴概率值小于用户指定的显著性水平(一般为0.001)，那么就应拒绝零假设H0，认为相关系数不可能是单位阵，即原始变量间存在相关性。从表3巴特利特球形检验结果可知，Bartlett检验的近似卡方为4260.933，数值很大，相对应的相伴概率(Sig)为0.000，小于0.001，因此适合采用因子分析法对本数据进行分析。

(二) 主成分分析提取公因子

主成分分析是因子分析的一个特例，是使用最多的因子提取方法。它通过选取前面几个方差最大的主成分，这样达到了因子分析较少变量个数的目的，同时又能以较少的变量反映原有变量的绝大部分的信息。主成分分析法提取的公因子原则是合计特征值大于1。

从表4解释的总方差表可知，只有前5个因子特征值大于1，且累积占77.414%，因此提取前5个因子变量作为主因子，即这5个主因子代替21个原始测量部位，足够描述男青少年脚型特征的大部分信息。

表4 解释的总方差表

提取法：主成分分析

从表5方差最大正交旋转后的因子载荷可知，经过主成分提取公因子以后，将原来测量的21个变量分为五类，再根据男青少年脚型发育特征和参考运动鞋鞋帮设计命名5大因子变量。

(1)鞋长因子(第一主成分)：脚长、拇趾外突点部位、小趾外突点部位、小趾端点部位、第一跖趾关节部位、第五跖趾关节部位、腰窝部位、外踝骨中心部位。

表5 方差最大正交旋转后的因子载荷

(2)围度因子(第二主成分)：脚宽、脚后跟宽、跖趾围长、前跗骨围长、兜跟围长、舟上弯点部位。

(3)高度因子(第三主成分)：内踝高、外踝高、舟上弯点高度、后跟突点高度、后跟骨高度。

(4)脚底饱满程度因子(第四主成分)：踵心部位。

(5)脚掌肥瘦程度因子(第五成分)：第一跖趾关节高度。

从表4还可知，第一主成分与第二主成分的累积贡献率分别为45.746%和12.128%。因此，影响青少年运动鞋鞋帮设计的主要因素是长度因子和围度因子，这与日常生活中人们购买鞋子要参考脚长、脚宽以及脚的胖瘦相符合。

三、提取陕西男青少年脚型特征指标

根据脚型测量部位、运动鞋设计以及公式对每类因子的男青少年脚型特征指标进行提取。陕西男青少年脚型特征指标计算公式为

由上面的分析可以得出：把脚长、脚宽、后跟骨高度、踵心部位、第一跖趾关节高度作为陕西男青少年脚部的特征指标。如今随着人们对运动鞋越来越高的合脚性和舒适性要求，特别是处于13-18岁的男青少年，脚部处于快速发育的阶段，脚细且长，而且都比较热爱运动，因此青少年运动鞋的设计要特别强调对脚弓、脚踝、脚后跟等易受伤部位的保护，从而利于青少年的健康成长。基于以上原因，最后提取了12个特征指标，这些指标分别为脚长、脚宽、跖趾围长、前跗骨围长、第一跖趾关节部位、第五跖趾关节部位、腰窝部位、外踝骨中心部位、踵心部位、外踝高、后跟骨高度、第一跖趾关节高度。

四、结论及建议

通过对468名13-18岁男青少年脚部的数据采集，运用SPSS因子分析，提取描述陕西男青少年脚型特征的5个主要因子，分别是鞋长因子、围度因子、高度因子、脚底饱满程度因子和脚掌肥瘦程度因子。提取了足够描述陕西地区13-18岁男青少年脚型特征的12个指标，这些指标分别为脚长、脚宽、跖趾围长、前跗骨围长、第一跖趾关节部位、第五跖趾关节部位、腰窝部位、外踝骨中心部位、踵心部位、外踝高、后跟骨高度、第一跖趾关节高度。

目前市场上缺乏针对13-18岁青少年脚部特征的运动鞋，青少年很难买到适合自己的运动鞋产品。运动鞋样板设计的依据是脚型，脚部测量是运动鞋样板设计的尺寸来源。国内运动鞋企业应以青少年脚型特征为依据。首先，鞋长以脚长加一个手指即可，鞋若太长，脚和鞋子之间就容易前后左右移动，一旦移动就非常容易受伤；二是鞋宽应参照脚宽与跖趾围长，稍微弯曲的外底设计，使鞋头可以沿着第一跖趾关节部位到第五跖趾关节部位的连线弯曲，与脚掌的自然弯曲一致，从而防止畸形脚；三是按照脚的腰窝部位到脚后跟的正常形状设计鞋底，使鞋底青少年的脚底吻合，从而促进青少年脚弓健康发育。鞋底不能太硬或太软，太硬了青少年穿着不舒服，而过于松软的鞋底容易造成青少年脚部不稳定转动，产生劳损；最后，鞋帮高度参照外踝高与后跟骨高度，根据青少年穿着功能需求设计合适的高度，如青少年篮球鞋有跑步或急停运动的项目，就需要设计高鞋帮从而保护脚踝不易扭伤。

[1]杜少勋.运动鞋及其设计[M].北京：化学工业出版社，2004.

[2]环球鞋网资讯中心.中国青少年运动鞋消费市场每年超100亿[EB/OL]. (2005-08-19)[2007-01-23].http://www.shoes.net.cn/news/12815.html.

[3]夏风歧，回俊岭，尹爱华.某市628名青少年扁平足发生情况研究[J].武警医学院学报，2007,(11)：651-652.[4]张丽华，回俊岭，陈树君.沧州市1629名儿童青少年足弓发育状况[J].中国学校卫生，2007,(6)：532-533.[5]何仲义，戴波.宁夏回族青少年足型的研究[J].解剖学杂志，2002,(4):388-391.

[6]徐飞，赵薇，马晓凯.大连市汉族学生足型的研究[J].中国校医，2000(4)：86-89.

[7]李坤，廖彦博，苏阳.广西壮族青少年足型的分析[J].解剖学杂志，2009,(1)：115-118.

[8]陈翔.皮鞋的计算机辅助设计系统研究[D].西安：西安工业学院，2005.

[9]《中国鞋业大全》编委会.中国鞋业大全—设计工艺设备[M] .北京：化学工业出版社，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.

(责任编辑：练秀明)

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

陈秀免(1983-)，女，福建莆田人，讲师，硕士。研究方向：服装人体工学和服饰设计。

TS943

A

1008-4940(2016)06-0100-05