大連地區(qū)老年女性體型分類研究

晉金迪， 姚 彤,2， 王 軍,2， 孫見梅， 潘 力,2

(1. 大連工業(yè)大學(xué) 服裝學(xué)院， 遼寧 大連 116034； 2. 大連工業(yè)大學(xué) 遼寧省數(shù)字化服裝設(shè)計(jì)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 遼寧 大連 116034)

國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2020年我國60歲及以上老年人口占比達(dá)到18.7%，其中60～80歲的老年人口占90.78%[1]。人口老齡化的加速促進(jìn)了“銀發(fā)經(jīng)濟(jì)”的發(fā)展，提升了老年產(chǎn)品和服務(wù)消費(fèi)，而據(jù)調(diào)查我國整體老年服裝供需匹配率不高，各地區(qū)普遍存在服裝不合體、號(hào)型單一等問題。服裝號(hào)型標(biāo)準(zhǔn)與體型劃分密不可分，通過人體體型的細(xì)分可提高服裝結(jié)構(gòu)的合體性和舒適性[2]，為了滿足老年消費(fèi)者的需求，老年人的體型分類亟待研究。

通過2022年4月14日中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫檢索發(fā)現(xiàn)國內(nèi)外關(guān)于人體體型分類研究的文獻(xiàn)分別有259篇和98篇，而其中關(guān)于中老年體型分類的研究?jī)H有12篇，關(guān)于老年體型研究的僅有2篇，專門針對(duì)老年體型分類的研究鮮有報(bào)道。在人體體型研究歷史進(jìn)展中，國外研究對(duì)人體尺寸測(cè)量和體型分類研究起步較早，如國外學(xué)者Simmons等[3]、 Song等[4]、 Choi等[5]等通過軀干主要圍度、腰臀部特征及體側(cè)角來進(jìn)行整體體型和局部體型的劃分研究。國內(nèi)學(xué)者對(duì)我國不同地區(qū)、不同性別的中青年群體也進(jìn)行了廣泛的測(cè)量，運(yùn)用多種體型分類方法進(jìn)行了體型分類研究。如學(xué)者孫潔等[6]、李詠梅等[7]、錢露露等[8]、夏鳳琴等[9]分別從人體形態(tài)角度、體型指數(shù)、胸腹差、臀腹差、人體縱截面輪廓線等角度進(jìn)行體型研究。由于目前體型研究多數(shù)是針對(duì)青年和少數(shù)地區(qū)的中老年群體，而針對(duì)老年體型分類研究鮮有報(bào)道，本文采用接觸式和非接觸式相結(jié)合的方式，采集大連地區(qū)60～80歲老年女性人體數(shù)據(jù)，通過主成分因子分析、特征比較分析、聚類分析等方法，對(duì)大連地區(qū)老年女性體型特征和體型分類進(jìn)行研究。

1 人體測(cè)量與數(shù)據(jù)預(yù)處理

1.1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象與儀器

實(shí)驗(yàn)對(duì)象：實(shí)驗(yàn)采用簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣的方法進(jìn)行隨機(jī)抽樣，選取的測(cè)量對(duì)象為大連地區(qū)身體狀況良好的60～80歲老年女性。

實(shí)驗(yàn)儀器：VITUS便攜式三維人體掃描儀、馬丁測(cè)量?jī)x、角度儀、體重計(jì)、軟尺等，德國Human Solutions公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法與測(cè)量項(xiàng)目

實(shí)驗(yàn)方法：本文實(shí)驗(yàn)用Anthroscan三維圖像處理軟件提取三維人體掃描各部位尺寸數(shù)據(jù)，手工測(cè)量補(bǔ)充和修正三維人體掃描儀測(cè)量數(shù)據(jù)。

測(cè)量項(xiàng)目：參考GB/T 1335.2—2008 《服裝號(hào)型 女子》，結(jié)合老年女性體型實(shí)際情況最終共選取38個(gè)測(cè)量項(xiàng)目作為本文體型研究的基礎(chǔ)變量，其中包括體重及高度變量7個(gè)、圍度變量10個(gè)、長度變量8個(gè)以及水平厚度、水平寬度、角度變量各4個(gè)。

1.3 數(shù)據(jù)預(yù)處理

本文實(shí)驗(yàn)共測(cè)得60～80歲人體數(shù)據(jù)樣本217個(gè)，用SPSS檢查數(shù)據(jù)中的缺失值和奇異值，剔除無法重新提取或替換的數(shù)據(jù)樣本[10]；考慮到體型極特殊樣本對(duì)整體樣本的影響，根據(jù)身體質(zhì)量指數(shù)(BMI)參考標(biāo)準(zhǔn)，剔除BMI指數(shù)小于17.5的體重過低樣本3個(gè)和BMI指數(shù)大于30的嚴(yán)重肥胖樣本4個(gè)。綜合初步樣本數(shù)據(jù)處理結(jié)果，最終共剔除樣本13個(gè)，保留204個(gè)有效樣本，有效樣本貢獻(xiàn)率為94%。

2 體型特征分析

2.1 主要控制部位的提取

人體控制部位是指人體最具代表性的部位，可把控服裝號(hào)型，合理化進(jìn)行批量成衣生產(chǎn)，提高服裝的合體性。由于人體統(tǒng)計(jì)量部位多而雜，需要選取最能反映人體體型的控制部位來進(jìn)行研究，為保證主要因子提取的準(zhǔn)確性，選擇對(duì)實(shí)驗(yàn)樣本變量因子分組進(jìn)行主成分因子提取。根據(jù)人體測(cè)量項(xiàng)目特征，本文實(shí)驗(yàn)把影響人體的體段寬度和長度因子、圍度因子、高度因子等分組進(jìn)行主成分分析，實(shí)現(xiàn)因子降維，結(jié)果見表1～3。根據(jù)表1所示，體段寬度和長度因子提取了3個(gè)主成分：前腰長、臂長、前胸寬。根據(jù)表2所示，圍度因子中提取了2個(gè)主成分：腹圍、頸圍；根據(jù)表3所示，高度因子中提取了1個(gè)主成分：身高(或頸椎點(diǎn)高)。綜上，影響大連地區(qū)老年女性體型的主要因子為身高、腹圍、頸圍、前腰長、臂長、前胸寬。實(shí)現(xiàn)了以較少的變量反映原有變量的絕大部分信息。

表1 人體寬度和長度因子成分矩陣Tab.1 Human body width and length factor component matrix

表2 圍度因子成分矩陣Tab.2 Circumference factor component matrix

表3 高度因子成分矩陣Tab.3 Height factor component matrix

2.2 基本體型特征比較分析

考慮到研究樣本體型的實(shí)際特殊性，結(jié)合國家服裝號(hào)型標(biāo)準(zhǔn)中主要控制部位和實(shí)際中老年人容易發(fā)生變形的部位進(jìn)行綜合篩選，最終確定身高、頸圍、胸圍、腰圍、腹圍、臀圍、總肩寬和臂長這8個(gè)變量對(duì)其進(jìn)行尺寸對(duì)比分析。由于樣本胸腰差接近GB/T 1335.2—2008中的B體型，所以將大連地區(qū)老年女性平均體型和國標(biāo)B體型中間體的主要控制部位數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如表4所示。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，大連地區(qū)老年女性的胸腰差均值雖然接近國標(biāo)B體型，但實(shí)際部位值明顯大于國標(biāo)值，其中胸圍偏大7.4 cm，腰圍偏大8.8 cm。為深入研究老年女性的腰腹部特征，本文測(cè)量增加了對(duì)老年女性腹圍的考量。由表中數(shù)據(jù)知，樣本腹圍均值達(dá)96.4 cm，臀腹圍度差僅1.1 cm，其他主要基本部位中身高、頸圍、臀圍比國標(biāo)B體型的中間體大1.4～1.5 cm，臂長平均偏長2.1 cm，總肩寬接近。分析得出：與國標(biāo)B體型中間體相比，大連地區(qū)老年女性具有胸部和腰腹部凸出明顯，手臂較長，身高偏高等特征。

表4 樣本平均體與國標(biāo)B體型中間體基本部位對(duì)比Tab.4 Comparison of basic positions of average body of sample and intermediate of body B in national standard cm

3 聚類分析

為了對(duì)體型進(jìn)行更清晰的認(rèn)知，以了解大連地區(qū)老年女性的中間體體型特征，結(jié)合實(shí)際中老年女性的肩背部形態(tài)和主要軀干圍度變化大的特點(diǎn)，選取主要肩背部因子、軀干圍度因子和因子分析提取的6個(gè)主成分因子對(duì)大連地區(qū)老年女性進(jìn)行K-means動(dòng)態(tài)聚類分析。

3.1 偽F統(tǒng)計(jì)量確定分類個(gè)數(shù)

在K-means聚類中，必須預(yù)先選擇聚類數(shù)目作為先驗(yàn)值，在聚類過程中，類的數(shù)目始終參照初始設(shè)定的先驗(yàn)值，而在實(shí)際體型分類時(shí)，分類前分類數(shù)目是不確定的。由于偽F統(tǒng)計(jì)量可評(píng)價(jià)分為G類的效果，因此選擇偽F統(tǒng)計(jì)量作為初始聚類數(shù)目的合理性判定，方便后續(xù)K-means聚類的研究。偽F統(tǒng)計(jì)量(簡(jiǎn)稱PFS)計(jì)算公式[11-12]如下：

式中：n為總樣本數(shù)；T為所有樣本的總離差平方和，PG表示分為G類時(shí)的類內(nèi)平方和；G-1表示其自由度；T-PG表示分為G類時(shí)的類外平方和，n-G表示其自由度。

PFS用于描述分為G類時(shí)的聚類效果時(shí)，PFS值越大，聚類效果越好，統(tǒng)計(jì)量結(jié)果如圖1所示。當(dāng)聚類數(shù)目為4時(shí)，PFS值達(dá)到最大，所以體型最佳聚類數(shù)為4類。

圖1 PFS隨分類數(shù)變化示意圖Fig.1 Schematic diagram of PFS changing with number of classes

3.2 K-means聚類

根據(jù)偽F統(tǒng)計(jì)量確定的聚類數(shù)目，使用SPSS執(zhí)行K-means動(dòng)態(tài)聚類，聚類數(shù)為4，根據(jù)迭代歷史記錄，當(dāng)?shù)螖?shù)為14時(shí)任何中心的最大絕對(duì)坐標(biāo)變動(dòng)為0.000，實(shí)現(xiàn)收斂。聚類后系統(tǒng)有效個(gè)案數(shù)為203個(gè)，系統(tǒng)缺失個(gè)案數(shù)為1個(gè)，每類中的個(gè)案數(shù)如表5所示?？砂l(fā)現(xiàn)，聚類中心1的個(gè)案數(shù)占比最高，聚類中心2、3次之。結(jié)合最終聚類中心的各指標(biāo)情況(見表6)，可發(fā)現(xiàn)大連地區(qū)大約有33.3%的老年女性身高在165 cm左右，有48.5%的老年女性身高在160 cm左右，老年女性身高整體偏高。

表5 各聚類類別數(shù)及占比Tab.5 Number and proportion of cases in each cluster category

表6 各聚類中心和國標(biāo)號(hào)型系列主要控制部位值對(duì)比表Tab.6 Comparison table of values of main control parts of each clustering center and national standard series cm

各聚類中心和國標(biāo)號(hào)型系列主要控制部位對(duì)比發(fā)現(xiàn)：各聚類中心的胸腰差主要落在GB/T 1335.2—2008中的B體型、C體型的胸腰差范圍內(nèi)，但各聚類中心的胸圍、腰圍、臀圍均明顯偏大，臂長明顯偏長，同時(shí)各聚類中心的臀腰差參差不齊相差較大。

各聚類中心對(duì)應(yīng)的人體模型如圖2所示。通過將聚類結(jié)果與國標(biāo)B、C體型中間體對(duì)比，將大連地區(qū)老年女性按其體型特點(diǎn)分為以下4類。

圖2 各聚類中心體型Fig.2 Somatotype of each cluster center

1)普通型。對(duì)應(yīng)表6中的聚類中心3，圖2中的體型Ⅲ。其胸腰差落入國標(biāo)B體型范圍內(nèi)，主要控制部位與國標(biāo)B體型相比，此類體型身高偏高1.3 cm，臀圍偏小3.1 cm，臂長偏長2.1 cm，胸圍、腰圍指標(biāo)相差不大，占樣本總量的23.5%。

2)矮胖型。對(duì)應(yīng)表6中的聚類中心4，圖2中的體型Ⅳ。其胸腰差落入國標(biāo)C體型范圍內(nèi)，各控制部位與國標(biāo)C體型相比，此類體型身高偏矮3.2 cm，胸圍偏大5.7 cm，腰圍偏大3.6 cm，臀圍偏小1.8 cm，臂長偏長1.5 cm，占樣本總量的17.6%。

3)高挑闊胸型，對(duì)應(yīng)表6中的聚類中心1，圖2中的體型Ⅰ。其胸腰差落入國標(biāo)C體型范圍內(nèi)，但各部位均比國際C體型大。與國標(biāo)C體型相比，此類體型身高偏高5.1 cm，胸圍偏大9.1 cm，腰圍偏大4.4 cm，臀圍偏大3 cm，臂長偏長2.4 cm，占樣本總量的33.3%。

4)肥胖闊胸凸腹型，對(duì)應(yīng)表6中的聚類中心2，圖2中的體型Ⅱ。其胸腰差落入國標(biāo)C體型范圍內(nèi)，與國標(biāo)C體型相比，此類體型胸圍偏大15.7 cm、腰圍偏大14.6 cm、臀圍偏大6.3 cm，臂長偏長1.8 cm，占樣本總量的25.0%。

聚類分析是依據(jù)樣本間關(guān)聯(lián)的量度標(biāo)準(zhǔn)，將其自動(dòng)分為幾個(gè)群組，對(duì)樣本結(jié)構(gòu)做一個(gè)初步評(píng)價(jià)，更注重樣本的整體性，而對(duì)于含有多維數(shù)據(jù)的人體體型判別，需要更貼切、實(shí)用的劃分標(biāo)準(zhǔn)。

4 體型分類

根據(jù)前文對(duì)聚類中心與國標(biāo)體型控制部位值的對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，實(shí)際上老年女性體型雖胸腰差大部分接近國標(biāo)中B體型，但部位值更傾向于B、C體型之間或大于C體型，說明按照國標(biāo)體型劃分方法并不能清晰地劃分老年女性體型，胸腰差劃分法已經(jīng)不能明顯區(qū)分老年女性的體型特征。由于圍度差值過于集中會(huì)影響體型的劃分，綜合以往研究[13-15]中體型劃分方法，針對(duì)本文樣本，擬選取臀腰差作為輔助劃分標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)樣本體型采用胸腰差和腰臀差組合法進(jìn)行細(xì)致劃分。

由于樣本胸腰差范圍為(-1 cm，19 cm)，且分布基本符合正態(tài)分布，根據(jù)國標(biāo)已有的胸腰差劃分辦法，對(duì)于老年女性體型，提出刪去胸腰差為19～24 cm的Y體型，增加胸腰差為-1～3 cm的體型，設(shè)代號(hào)為D，將老年女性按胸腰差劃分為A、B、C、D4類，如表7所示；樣本臀腰差分布范圍為(-1 cm，20.7 cm)，在允許范圍內(nèi)修正為(-1 cm，21 cm)，臀腰差檔差設(shè)為4 cm，將體型根據(jù)臀腰差劃分為F0、F1、F2、F3、F4 5類，如表8所示。

表7 基于胸腰差的體型分類Tab.7 Somatotype classification based on chest-waist difference

胸腰差體型分類代號(hào)和臀腰差體型分類代號(hào)兩兩組合可得到20種體型，結(jié)合實(shí)際情況，刪去極特殊體型AF4、CF0類,最終得到18種細(xì)分體型，如表9所示。最終體型覆蓋概率達(dá)到96.57%，說明此劃分法對(duì)于大連地區(qū)老年女性體型劃分覆蓋率高，適用性較好。

表9 基于胸腰差和臀腰差組合體型分類及分布Tab.9 Somatotype classification and distribution based on chest-waist difference-hip-waist difference combination

根據(jù)其分布占比情況可發(fā)現(xiàn)BF、CF體涵蓋樣本較多，且BF2體型在老年女性群體中占比最多。根據(jù)組合分類結(jié)果，把AF、BF、CF、DF系列分別設(shè)為第1、2、3、4類體型，選擇BF2為中間體，中間體的各主要控制部位值如表10所示。與國家標(biāo)準(zhǔn)分類相比，這種分類方法不僅考慮了上下體類型的變化，而且體型分類更加細(xì)致，更有利于上下體類型的分離分析，對(duì)我國實(shí)際老年女性群體的適應(yīng)程度更高，此體型分類指導(dǎo)下的老年女裝類型涵蓋的范圍更廣。

表10 中間體主要控制部位值Tab.10 Value of main control position of intermediate type cm

5 結(jié) 論

1)通過主成分因子分析提取了控制大連地區(qū)老年女性體型的6個(gè)主要因子。通過樣本平均體型與國標(biāo)體型對(duì)比分析得出大連地區(qū)老年女性胸部和腰腹部凸出明顯，手臂較長，身高偏高等特征。

2)基于偽F統(tǒng)計(jì)量預(yù)測(cè)樣本最佳分類數(shù)，通過K-means動(dòng)態(tài)聚類最終得到了4個(gè)聚類中心，定性定量分析了4個(gè)聚類中心的體型特征。

3)擴(kuò)展了國標(biāo)中胸腰差劃分范圍，提出以臀腰差作輔助進(jìn)行胸腰差與臀腰組合分類，實(shí)現(xiàn)了大連地區(qū)老年女性體型細(xì)分，并得出中間體控制部位參考值。

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