利用卡方检验对4种常见躺姿笔迹特征影响量化的实验研究

赵子睿， 杨 旭， 张清华

(1.华东政法大学， 上海 200333； 2.司法鉴定科学研究院， 上海 200063)

0 引言

生活中，尤其是卧床的病人或者行动不便的年长者在进行文书的书写过程中，通常会保持躺姿进行。躺姿是指人身体横倒于平面，两臂置于身体两侧，两腿自然伸直，多见于休息及睡眠的一种体位，常见的躺姿可分为平躺姿、半躺姿、左侧躺姿及右侧躺姿。在躺姿姿势下书写时，由于手肘在躺姿情况下无有力的支撑，手腕及握笔姿势呈特殊的状态，往常的书写动作习惯被迫改变，从而导致本人的笔迹特征产生很大程度上的变化，而以这种方式书写的笔迹易与非正常书写目的所书写的笔迹特征易产生混淆，从而影响检材笔迹特征的评价并造成鉴定结论出现误差甚至错误。

1 探究躺姿对笔迹特征影响研究的意义和目的

在对国内外相关资料及书籍文献查询时发现，书写姿势对笔迹特征的研究甚少，各类书籍论文往往仅将书写姿势作为影响笔迹特征条件进行介绍，一带而过。在张娟、马克、王向阳的《对书写条件变化对书写特征变化的影响》[1]中仅对书写姿势对笔迹特征的影响进行了概述与大致比较，并没有详尽的实验验证与数据的分析，无法对实务中的鉴定工作作出有力的理论指导。

大多数的外文文献上也很少发现书写姿势对笔迹特征影响的相关研究，如C Equey，R Marquis ，WD Mazzella在InfluenceofWritingPostureontheDimensionsofSignatures仅对签名笔迹中的书写姿势做了大致的分析[2]；Astudyofvariousfactorsinfluencinghandwriting中K Saini对影响书写特征的因素做了大致的分类[3]。

而在T Dziedzic的TheInfluenceofLyingBodyPositiononHandwriting中研究了躺姿对于笔迹的影响，也较为详述。通过实验来识别不同躺姿如何影响笔迹特征。在该实验中分别对50位健康个体(年龄23～58岁)采集了样本和签名样本，分别以3个姿势(SP)和2个不同的卧位(LP1 & LP2)进行。利用每个个体的SP样本作为样本，分别对LP1和LP2样本的11个特征进行了相似或不同的评价并用专业软件测量了其他9个特征。在该实验中其发现特征在大多数情况下都没有显著差异，但在钢笔压力、边缘、基线和字母高度上都有差异[4]。

研究躺姿对于书写笔迹特征影响的意义有以下3个方面：首先，由于汉字与其他字母文字在书写系统有着极大的区别，外文文献中的论文内容与结论对于我国汉字的笔迹鉴定的指导作用甚少，需要通过具有针对性的实验进行研究；其次，采取躺姿进行书写时笔迹常会出现抖动倾斜等特征变化，易伪装笔迹产生混淆，因此需要对笔迹变化特征进行规律性的总结；最后，躺姿书写特征的变化对综合评断检材笔迹与样本笔迹的符合点与差异点起到了重要的作用。

实验后根据统计数据，首先初步分析得出在4种躺姿下各类特征中有哪些同时发生了较大变化、哪些特征稳定不变，将得出的初步结论通过SPSS卡方检验进行验证，得出躺姿书写时的共性特征；接着分别检验各种躺姿与各类特征的相关性，观察其书写特征的变化情况并进行数据分析并对特征规律进行总结。

2 工具与方法

2.1 实验工具

承载客体：得力牌多功能复印纸NO.7358， A3幅面，大小为297×420 mm；

书写工具：晨光牌AGR640C3型号0.5 mm中性笔；

衬垫物：得力牌9225书写板夹，规格为315×226 mm；

书写环境：中瑞牌学生高架床，规格2 000×900×2 000 mm，床架主管1～1.2寸，铁厚1.5 mm，床板为木质厚度为12 mm；

观察工具：放大镜、扫描仪、带有Excel软件、SPSS分析软件计算机一台。

2.2 书写内容

选用民事诉讼中常见的“收条”文书，其中出现多种阿拉伯数字、符号和常见汉字。其内容具体为：“收条 今收到安源有限公司拾陆万捌仟肆佰贰拾元整(￥168,420)。收款人：温睿。见证人：许秀荣 2017年9月5日”。实验书写的内容中，包括单字的各种笔画以及重复的单字和数字。除此之外还囊括了整体布局的特征，分段开头位置特征及程式语安排特征等。

2.3 观察分析方式及步骤方法

采用放大镜仔细观察笔迹一般特征，用扫描仪将文书扫描入计算机并对单字的细节特征进行观察和固定并对不同的特征进行统计。

通过分别对于4种躺姿笔迹特征与坐姿在水平桌面上的正常书写的笔迹特征进行比对，从书写水平特征(书写水平变化)，布局特征(字间距变化、行间距变化、字体倾斜、字行倾斜、字行弯曲、页边距变化、段落缩头变化)，字的形体特征(字体大小变化、笔划省略、笔划长短与宽扁变化)，字的基本写法特征(写法特征变化、错别字特征)，笔顺特征(笔顺特征变化)，交叉连接搭配比例特征(搭配比例特征变化)，运笔特征(起笔不准、笔划拖带、连笔增多、笔划弯曲抖动、运笔不畅、笔划修饰重描)，抑压力特征(笔划抑压力变大、笔力减轻)，标点符号及其他符号特征(数字笔画变化、标点符号变化)这25种特征的变化进行材料的分析与统计，并计算变化率。

变化率公式为：该特征的变化率=特征在总样本中出现的频数/实验者总数(其中只要该特征变化在该样本中出现一次，则频数加一)。

采用Excel绘制表格，利用IBM SPSS Statistics 20软件进行统计分析。利用卡方检验对变化的特征之间的关联度进行量化，分析其是否相关并制作表格。

步骤1：设计实验样本的文书内容，并准备其他实验所需工具及实验环境，保证实验过程中仅有书写姿势为唯一变量因素。随机选取51名实验者，将其进行编号处理，在同一时间段内分别让51名实验者依次按照平躺姿、半躺姿、左侧躺姿、右侧躺姿及正常书写姿势，在其他相同实验条件下进行样本文书的制作。

步骤2：将收集的51份样本文书材料进行整理，将不具备分析条件的文书样本进行剔除，以正常坐姿书写姿势所书写的样本作为对照，分别观察25种书写特征的变化情况并做以记录与数据统计，将统计好的数据利用Excel软件进行表格的制作并计算每个特征的变化率，绘制统计图，观察特征变化的情况。

步骤3：将Excel表格导入SPSS软件，首先制作平滑线散点图分析每种躺姿之间特征变化分布情况(即躺姿书写笔迹的共性特征规律)，其次进行卡方检验进行验证。在SPSS软件进行操作时，将平躺姿记为L、半躺姿为H、左侧躺姿为Z及右侧躺姿为R，某一特征发生变化记作1，未发生变化记作2。先将特征出现的数据与躺姿种类通过卡方检验的计算方法计算得出期望值，从而判断各种特征在各类躺姿中是否存在相关性，从而总结出这4类躺姿文书的一般特征；其次再分别判断各类特征之间是否存在关联。

步骤4：将得出的结果进行记录与分析，总结实验结论与规律。

3 结果

3.1 数据统计及分析

3.1.1 4种躺姿的共性特征

首先，通过对收集的51名实验者具备分析条件的有效的文书样本进行观察，对比不同姿势与正常书写姿势之间的风貌特征(见图1)和细节特征(见图2)，其次，将特征变化的人数进行统计制成不同躺姿对书写动作特征影响情况的数据统计表(见表1)。

表1 不同躺姿对书写动作特征影响情况的数据统计表

以上各表数据均为期望计数小于5不超过20%，最小期望值计数大于1。

图1 正常书写姿势与不同躺姿风貌特征对比

图2 正常书写姿势与不同躺姿的单字细节特征对比

通过观察可以初步得出如下结论：特征10、14、22为躺姿与正常书写笔迹特征相比共有的且稳定不变的特征；而11、17、23、25则为躺姿与正常书写笔迹特征相比共有的且容易变化的特征；而其余的特征在平滑线散点图中变化较大且分散，则需要进行SPSS卡方检验进行进一步的分析来确认其相关性。因此制作表格时，选取某一特征并统计该特征在各个躺姿下变化的频数、未变化的频数、在所有躺姿状态下变化的频数、未变化的频数制作表格并使用SPSS进行相关性检验，发现出初步分析确定的特征以外，特征2、9、15、16、18也具有相关性，其数据整理后得出与躺姿书写状态存在相关性的笔迹特征(见表2)。

表2 与躺姿书写状态存在相关性的笔迹特征表

通过该数据分析表明，处于躺姿书写状态下，页边距变化、笔画省略、笔顺特征变化、笔画抑压力变大这四类特征在各个躺姿中均未发生明显变化；而4种躺姿共性特征集中在笔划长短与扁宽变化、搭配比例特征变化、起笔不准、笔划拖带、连笔增多、笔力减轻以及标点符号变化这几类特征中。

3.1.2 4种躺姿的指向性特征

根据不同躺姿下25个书写特征的变化统计情况，选取了变化超过半数以上的特征(总人数为51人)进行卡方检验，比较并进行选取的这一变化特征在一种姿势下的变化数量与其余姿势变化数量之和之间的卡方检验，即可得出在此躺姿下具有一定指向性的笔迹特征。

如选择书写水平变化这一特征进行检验，在平躺姿势下该特征变化人数为a，半躺姿该特征变化人数b、左侧躺姿该特征变化人数c、右侧躺姿该特征变化人数d，相加为M，记平躺姿势下该特征未变化人数为51-a，半躺姿该特征未变化人数51-b、左侧躺姿该特征未变化人数51-c、右侧躺姿该特征未变化人数51-d相加为N，并制作表格，利用SPSS软件即可进行卡方检验，若对应的观察类型下sig<0.005即表明书写水平变化这一特征为平躺姿势下相对特有的特征。将所得具有相关性特征的数据整理可得各种躺姿状态下具有指向性的特征，见表3、表4、表5、表6。

通过对于不同躺姿之间每一个特征的数据分别进行卡方检验所得出的数据可知：当仅笔划拖带、连笔增多的笔迹特征出现明显变化时，则可能为平躺姿书写；当仅笔划长短与扁宽变化特征出现明显变化时，则可能为半躺姿书写；当笔划长短与扁宽变化、写法特征变化、起笔不准的书写特征发生变化而其他特征并没有明显变化时，则可能为左侧躺姿书写；当书写水平变化、字间距变化、字体字行倾斜弯曲、字体大小与搭配比例特征变化、起笔不准、笔划拖带连笔增多、笔划弯曲抖动运笔不畅、笔力减轻、数字标点符号都发生变化时，则可能为右侧躺姿书写。这一结果为我们更为准确地评价笔迹特征中的差异点和符合点，以及更有针对性地收集样本笔迹并进行文书司法鉴定有着很好的指导作用。

表3 与平躺姿书写状态存在相关性的笔迹特征表

表4 与半躺姿书写状态存在相关性的笔迹特征表

表5 与左侧躺姿书写状态存在相关性的笔迹特征表

表6 与右侧躺姿书写状态存在相关性的笔迹特征表

以上数据均为期望计数小于5不超过20%，最小期望值计数大于1。

3.2 影响躺姿书写特征变化的因素

特征变化因素多种多样，在此仅针对实验中对于实验数据影响较大的原因进行简要分析。

采用躺姿姿势进行书写时，书写特征变化原因主要来源于两方面，一是由于姿势影响，书写人背部弯曲，手肘无明显支撑，且书写纸张通常放置在较软的平面或者斜面上，笔迹则会发生变形，而视觉也会因为采取的姿势受到一定的限制，特别是在侧躺状态下，书写人通常无法看到自己的书写笔迹，导致其在书写时只能凭借脑中想象以及书写动作定型来进行书写，因此会造成特征发生较大变化。二是书写人自身的书写水平也会造成一定影响，书写水平较高者特征变化数量较少且具有针对性，书写水平较低者则会一定程度上有更为明显的特征变化。

4 结论

本实验通过选取51名书写人，采用控制变量的方法进行同一段文字的书写，根据书写材料进行分析检验以及统计，利用数学模型进行卡方检验，得到各类特征与躺姿之间的相关性从而得出躺姿书写的共性特征(笔划长短扁宽变化、搭配比例特征变化、起笔不准、笔划拖带连笔增多、笔力减轻以及标点符号变化)及不同躺姿的指向性特征(平躺姿——笔划拖带连笔增多；半躺姿——笔划长短扁宽变化；左侧躺姿——笔划长短扁宽变化、写法特征变化、起笔不准；右侧躺姿——书写水平变化、部分布局特征变化、搭配比例特征变化、运笔特征变化、抑压力特征变小、标点符号特征变化)。

共性特征可以为我们在对非正常书写目的的笔迹进行区分，以及对笔迹的符合点与差异点的评价提供方向；而指向性特征则可以更加具体区分该姿势如何影响笔迹特征的变化并在实际鉴定的样本收集与检材笔迹特征的评价也更加具体和准确。由于论文篇幅与条件方面，实验人数及数据方面还不够多，可能会对实验结果产生一定的影响，但总体来讲，该实验的研究结果对于躺姿书写的特征变化研究有一定的指导作用。