江苏地区 8～15 岁学龄期男童的体型研究与分类

王星岚，尹玲

引言

儿童体型分类可以帮助童装企业开发和生产出符合我国儿童实际体型的服装，不仅减少了库存积压、生产浪费等问题，而且能帮助父母等儿童消费者选择适合自己孩子的衣服，增加其穿着的合体性与舒适性。目前，我国现行标准GB/T 1335.3—2009《服装号型 儿童》的数据稍显滞后[1]，缺乏对儿童体型的分类。随着国民生活水平的提高、餐饮产业的迅速发展，以及交通的快捷便利，客观上增加了儿童摄入高糖、高油、高盐食物的概率。此外，儿童运动量不足和久坐等行为的出现，也使得儿童超重肥胖的发生率逐年增加。儿童肥胖已成为全世界范围内重要的公共卫生问题[2]。男童较女童而言，更容易肥胖，尤其是学龄期男童[3-4]，由此导致消费者的实际体型与国标不匹配问题日渐突出。因此，男童体型的分析与分类对男童服装号型的优化具有重要意义。

我国目前较少有针对不同地区、不同年龄段儿童体型的系统测量研究，缺少较为科学准确的儿童体型参照数据[5]。已有的研究中，有些是针对学龄前儿童体型的研究[6-7]，有些是针对特定区域女童体型的研究[8-9]，而针对学龄期男童体型分析与判别的研究相对较少。周捷[10]利用加权快速搜索和发现密度峰值算法，对西安 7～10 岁男童的体型进行了分类，但没有对每种体型特征的量化指标进行研究。吴世刚[11]根据臀腰差和臀腰比两项指标，将东北 6～9 岁男童分为A、AH、H三种体型，并给出每种体型的量化指标，尽管提出了添加年龄作为服装号型选择的指标，但并未做进一步深入研究。本文以江苏地区中小学男童为研究对象，利用Fisher最优分割法，按年龄段对样本男童进行合理划分，并针对每个年龄段男童的体型进行分类研究。

一、测量对象与测量指标

测量对象选择了江苏苏南地区 279 名的中小学男童，测量方法按照GB/T 16160—2017《服装用人体测量的尺寸定义与方法》，测量指标参照GB/T 1335.3—2009《服装号型 儿童》及成衣规格设计的需求，测量设备选用北京博维恒信公司的3D Camega CP-1200非接触三维人体扫描仪。笔者共采集了 19 项人体体型指标数据，包括 16 项直接测得的指标：身高、体重、胸围、腰围、臀围、胸下围、大腿最大围、手腕围、背宽、胸宽、颈围、肩宽、全臂长、上臂长、颈椎点高、腰围高，以及 3 项间接指标：BMI（身体质量指数）、胸腰差、臀腰差。BMI值常用来衡量人体的胖瘦程度[12]，BMI=W/h2，h为身高（单位：m）；W为体重(单位：kg）。

二、数据预处理与样本容量

由于测量和录入时可能会存在一定偏差，造成个别数据的过大或过小，又或者由于个别被测者为特殊体型而不具有普遍代表性，导致部分数据不具有数理分析的价值。因此，为保证数据的准确性，笔者对测量得到的数据进行了正态分布检验和箱型图分析，计算每个测量指标的均值（）和标准差（），筛选超出数据，并逐一分析其准确性，剔除 22 个奇异值，最终得到 257 个有效样本。样本量过少，会无法建立科学的数据联系，造成较大的实验误差，导致实验结果不具有代表性；样本量过多，会造成人力、物力、财力、时间等资源的浪费。因此，确定合适的样本量对一个实验的合理性和准确性至关重要。为保证儿童体型分析的准确性与合理性，笔者将利用公式 1 估计人体测量所需的最小样本容量：

公式 1 中的N为所需样本容量；1.96 为标准正态分布函数在 95%置信度水平时的取值；CV为变异系数，CV＝方差/均值；Δ为相对误差，常用于精密研究项目，通常在 2%左右。通过计算 19 项人体体型指标的变异系数，得出腰围的变异系数最大。把腰围的变异系数带入上述公式，得出所要求的最小样本容量为 239 个。因此，现有的 257 个有效样本满足研究需要。

三、江苏地区中小学男童体型分析

（一）描述性统计分析

描述性统计分析可以了解各个体型指标的集中性趋势和离散程度。经描述性统计分析可知，江苏地区 8～15 岁样本男童体型的各项数据均满足正态分布。频率直方图可以直观地观察到各小组之间的频数差异，以及频数与组距的关系。由图1 可知，样本男童中，15岁男童的体型数据最少，11～13 岁男童的体型数据较多。

图1 样本男童的年龄频数分布直方图

（二）男童特征因子分析

利用SPSS（统计产品与服务解决方案）软件对 19 项人体体型指标变量（年龄除外）进行主成分分析，选取特征根大于 1 的因子，并采用最大方差法，提取了 4 个公共因子，累积方差解释率为 87.76%，可以较好地解释原有变量，覆盖样本男童的大部分体型信息。

表1 中，与因子 1 相关度最高的是BMI、胸下围、胸围、体重、肩宽等反映体重、围度和宽度的特征指标，所以因子 1 是一个反映横向维度的因子，即胖瘦因子；与因子 2 相关度最高的是身高、颈椎点高、腰围高、全臂长等特征指标，所以因子 2 是一个反映纵向维度的因子，即高矮因子；与因子3 相关度最高的是胸腰差，所以因子 3是 一个反映躯干正面形态的因子，即躯干正面形态因子；与因子 4 相关度最高的是臀腰差，所以因子 4 是一个反映下体正面形态的因子，即下体正面形态因子。综上所述，通过因子分析，可以提取 4 个反映男童体型特征的重要特征因子，即胖瘦因子、高矮因子、躯干正面形态因子和下体正面形态因子。

表1 旋转后的因子载荷矩阵

综合考虑每个特征指标所属类别因子的贡献程度和测量的难易程度，确定男童围度方向的主要指标有9个，分别是：体重、BMI、胸围、腰围、臀围、背宽、胸宽、颈围、肩宽；高度方向的主要指标有4个，分别是：身高、全臂长、腰围高、颈椎点高；躯干正面形态的指标为胸腰差；下体正面形态的指标为臀腰差。

四、基于年龄的男童体型分类

（一）年龄对体型的影响

年龄对体型的影响不言而喻，尤其是儿童，随着年龄的增长，体型差异更为显著[13]。婴儿期的儿童正面体型呈A型，1 岁左右，其背部呈S型，几乎没有臀腰差。幼儿期的儿童身高快速增加，其肩部厚度逐渐变薄、腰腹部凸起逐渐消失，进而正面体型呈现H型，但背部脊柱的弯曲仍然很大，下肢开始变得细长。随着年龄的增长，背部脊柱的弯曲减小，逐渐显示出男女体型差异和相应的臀腰差、胸腰差[14]。故日本、英国、意大利等国家在制定儿童号型标准时，按照“年龄”或“年龄+身高”因素来划分，而我国儿童号型标准是按照“身高”来划分的，未将“年龄”纳入其中。由图2 可知，各项体型指标均随着年龄的增长而有一定增长。但各指标增长速度并不相同，如身高、颈椎点高、腰围高的曲线较陡峭，受年龄影响较大。而肩宽、颈围、手腕围的曲线较平缓，受年龄影响较小。因此，不同年龄儿童的体型会发生一定变化，由此进一步证实，年龄对儿童体型具有一定影响。

图2 年龄对各指标均值的影响曲线

单因素方差分析常用于研究某一因素对实验指标是否具有显著性影响。本文通过单因素方差分析年龄对体型指标的影响，发现除腰围、臀围、胸下围、臀腰差之外，其他各部位均有显著性影响（见表2）。 因此，在确定号型时，应当考虑增加儿童的年龄因素，列出体型变化不大的年龄段儿童的中间体型指标，增加对服装选购的宽容度和对儿童体型的再比较研究。

表2 年龄对体型指标影响的方差分析

（二）基于 Fisher 最优分割法的样本数据

Fisher最优分割法[15]是对一批有序数据进行最优化分段的方法，通过总离差平方和量化样本内部、样本分段间的差异，使段内样本之间的差异最小，而各段之间的差异最大，故又称有序聚类，每个阶段就是一个大类，内部小的阶段属于次级类。确定较优分类数的方法共有3 种[16-17]。

（1）绘制误差函数随分段数k的变化曲线，取该曲线拐弯处的k值为较优分类数；n为样本量；

（2）通过公式 2 计算该曲线的非负斜率f(k)差值，一般取f(k)最大时的k值为较优分类数；

（3）通过公式 3 计算比值β，验证通常β值较大时，对应的k值为最优分段数，而且β值接近于 1 时即可不必再往下分。

如果分类数不够显著，可利用公式4 进一步对可能的分类数进行F检验，最优分类数k必须使分类结果通过F检验，且F值尽可能大。

公式 4 中：为每个样本的特征值均值表示总离差平方和。

在一定的置信度下，根据自由度f1=k-1，f2=n-k，查 表 得Fα(f1，f2)。若F＞Fα(f1，f2)，即可通过检验，即段与段之间具有显著性差异。

本次研究参考文献 16，以各年龄男童的 15 个体型特征指标为数据基础，完成 8～15 岁男童体型依年龄的分段，分割结果见表3。

（三）确定最优分段数和分割点

表3 样本男童体型依年龄的分割结果

表4 最优分段数的F检验

图3 误差函数与k值的曲线

图4 误差函数非负斜率f(k)与k值的相关曲线

（四）分年龄段男童体型分类

聚类分析是根据样本数据特性对其进行合理分类的方法，通过聚类分析得到的各类别之间具有显著差异，而同一类别具有相似性。由于学龄男小童、学龄青少年样本量有限，聚类分析结果不具有代表性，所以本次研究以 15 个特征指标为分类依据，仅对学龄男中童（9～11 岁）和学龄男大童（12～14 岁）两个年龄段进行快速聚类分析，结果见表5。经过 2～5 类的聚类分析比较发现，在聚类数为 3 时，学龄男中童（9～11 岁）和学龄男大童（12～14 岁）组内差异显著，可将体型分别归纳为M1、M2、M3和L1、L2、L3。

表5 分年龄段男童体型聚类

学龄男大童（12～14 岁）这一年龄段中，L1样本量最多，身高正常，体重较小，BMI较小，各项体型指标均衡，为学龄男大童（12～14 岁）的标准体；L2身高正常，体重最重，胸腰差、臀腰差为负数，为局部腰腹部较肥胖的不均匀胖体；L3的体重和L2相当，身高较高，BMI偏大，为体型均匀的高胖体。在学龄男中童（9～11 岁）这一年龄段中，M1 体重最大，身高最高，身体各项指标值都最大，胸腰差和臀腰差最小，是典型的H型高胖体；M2 身高和体重居中，臀腰差较大，BMI较大，为局部臀围较大的梨型不均匀胖体；M3 的样本量最多，身高和M2 相当，体重最小，BMI标准，各项指标比较均衡，为学龄男中童（9～11 岁）的标准体。从各个体型样本量的分布来看，学龄男中童的胖体数量与标准体呈 1:1 态势，学龄男大童的胖体约占 1/3，此聚类结果进一步证明了现今男童体型整体偏胖的事实。

五、结语

通过对江苏地区 257 名 8～15 岁中小学男童进行三维扫描，获得了 19 项人体体型指标数据，运用主成分分析、Fisher最优分割等方法对样本男童的体型进行了研究和分类，得出如下结论。

1.年龄是男童体型变化的一个重要因素。

2.因子分析提取了男童 4 个体型特征因子，根据特征指标所属类别因子的贡献程度和测量的难易程度，确定了 15 个特征指标。

3.以男童的 15 个体型特征指标为数据基础，将 8～15 岁男童体型依年龄段科学划分为 4 类，即学龄男小童（8 岁）、学龄男中童（9～11 岁）、学龄男大童（12～14 岁）和学龄青少年（15 岁）。进一步聚类分析，将学龄男中童（9～11 岁）划分为 3 类，即 M1、M2、M3；将学龄男大童（12～14 岁）划分为 3 类，即L1、L2、L3。通过数据分析发现，男童体型差异较大，胖体较多。

由以上结论可知，今后我国儿童号型标准在进行修订和完善的时侯，建议增加年龄作为一个指标，采用“身高+年龄”的形式进行划分。鉴于本次研究的样本数量有限，后续研究将增加样本容量，并参考不同年龄段中间体男童的各项体型数据，进行号型规格和档差的 设置研究。本文的研究结果可为科学修订儿童服装号型提供一定参考。