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摘要：對不同鞋樣在形成立體鞋印及石膏模型過程中引起的特征變化進行系統的總結研究。對不同花紋種類鞋的立體鞋印、石膏檢材及鞋樣本身的花紋形象和同一承痕客體上不同花紋類型的足跡進行觀察、比較、分析，總結出相對應的變化規律特點。石膏制模能夠更全面地反映出鞋底花紋特征，并在反映花紋形象特征存在一些規律性的變化；同時與國外提取立體足跡的方法及足跡特征穩定性問題進行了比較研究。在面對立體穿鞋足跡時，優先選擇運用石膏制模提取方式及其特征進行檢驗鑒定。

關鍵詞：立體鞋印;花紋特征;承痕客體

1引言

在立體穿鞋足跡的檢驗鑒定實務中，往往會出現其本身花紋形態與立體痕跡和石膏制取模型不同的情況，一方面鞋子在軟質客體上形成立體足跡后鞋底花紋與立體鞋印存在巨大差異，另一方面鞋印在經過拍照提取和石膏制模提取后，再經過測量各類特征會發生變化，這給出具正確的分析鑒定意見帶來了巨大的挑戰，尤其是在疑難案件中認識或解釋某些差異點時更是引起諸多麻煩。對于此類問題，國內和國外相關文獻都曾提到立體鞋印在提取之后可能會發生變化，而很少討論鞋底花紋到立體足跡再到各種提取方法后每類特征可能發生的變化，更未從定量層面通過實驗得到相關研究數據，并形成可靠結論，因此有必要對不同鞋樣在形成立體鞋印及石膏模型過程中引起的特征變化進行系統的總結研究。

2實驗部分

2.1實驗原理與方法在實際工作中經常遇到的可形成立體鞋印的地面有[1]泥土地面、砂石地面等。這些承痕體具有不同的物理結構（如粗糙、細膩、平坦、凸凹等）和性質（如彈性、硬度、干濕度等），對足跡形成特點有很大的影響。立體鞋印提取，利用熟石膏（CaSO4•H2O）溶于水后快速凝結、干燥且變形小的性質，制作石膏模型提取立體足跡[2]。選用鞋底花紋較好的平底鞋，分別在干土地面和沙土地面上正常行走，形成成趟足跡。選取一枚花紋反映較為清晰的立體足跡，利用勘查光源進行觀察，再利用數碼照相機、三腳架、比例尺等器材在自然光下分別進行拍照提取，分析足跡特征。利用石膏制模提取干土地面和沙土地面所遺留的立體足跡。測量原始鞋底花紋、石膏檢材后模型反映鞋底花紋特征、原始立體鞋印3組數據，并進行記錄。同一人穿用不同花紋類型的鞋，重復進行以上實驗。

2.2實驗器材

觀察工具：數碼照相機、現場勘查光源、比例尺、分規、三腳架、手套、平底鞋；提取工具：石膏粉、清水、骨架、圍墻、標簽。

2.3實驗結果與分析

2.3.1鞋樣一的實驗與數據收集選取第一種組合型花紋鞋作為實驗樣本，分別取得其在沙土、泥土上的立體成趟足跡及其石膏制模，鞋底花紋圖案如圖1～5所示。通過對以上5個實驗樣本的花紋大小、花紋形態、特定花紋間距離等特征進行觀察和測量統計分析結果，如表1所示。通過實驗分析發現：（1）從鞋底花紋到立體足跡再到石膏檢材，花紋大小呈現出逐步變大的情況。（2）從鞋底花紋到立體足跡，殘缺小圓形部分形態丟失變為小扇形，但在石膏檢材中，小扇形殘缺部位恢復并增添新的特征，變為完整的圓形。可見，石膏制模會使足跡新添一些原始鞋底花紋和立體足跡沒有的花紋，在立體足跡檢驗鑒定中要加以注意。

2.3.2鞋樣二的實驗與數據收集選取第二種塊狀組合花紋鞋作為實驗樣本，分別取得其在沙石、泥土上的立體成趟足跡及其石膏制模，鞋底花紋圖案如圖6~10所示。通過對以上5個實驗樣本的花紋大小、花紋形態、特定花紋間距離等特征進行觀察和測量統計分析結果，如表2所示。通過實驗分析發現：（1）從鞋底花紋到立體足跡沒有發生變化，但石膏檢材的花紋大小卻發生增大的情況。（2）特定花紋間距離在石膏模型中明顯變大，但在立體足跡中難以得到觀測。（3）對于花紋內部的更加細微的紋線，在立體足跡中完全得不到反映，但在石膏模型中存在部分留存的情況（沙石地面立體足跡的石膏模型僅足弓外側留存，土質地面立體足跡的石膏模型跖指處花紋留存）。（4）在足跟后部存在3條條狀圖案組成的有斷點的三角形，在石膏模型中斷點被石膏填充，形成了完整的三角形圖案[3]。

2.3.3不同鞋底花紋的實驗與數據收集通過大量實驗，綜合對刑事案件現場常見不同鞋底花紋的25雙樣鞋的實驗結果進行統計匯總和比較分析，如表3所示。通過分析，我們得出：（1）從總體上看，石膏模型花紋大小普遍大于或同于原始鞋印的花紋大小，而立體足跡的花紋大小沒有較強的規律性，呈現出有時大于、有時等于、甚至有時小于原始鞋印花紋大小的情況；對于特定花紋間距離也反映出上述規律[4]。（2）相比于立體足跡，石膏制模能夠更全面的反映出鞋底花紋特征，但是其在反映花紋形象存在一些規律性的變化：一些細小的花紋特征會消失，我們稱之為消極的特征變化；石膏模型相比原始鞋印會增添一些新的花紋特征，它常常出現在原始花紋連接的端點處或兩條花紋靠近的部位，甚至會因此改變部分原始花紋的形態，我們稱之為積極的特征變化[5]。（3）從本實驗可以看出，鞋底花紋與立體足跡、石膏模型之間本身就存在一定的變化[6]，在檢驗實踐中應當尤為注意，不能因此而輕易做出否定同一的結論。盡管立體足跡本身和石膏模型均與鞋底花紋存在一定的差異，然而石膏模型的差異經過實驗可以看出更加穩定和具備規律性[7]。

3鞋印特征變化的比較研究

國外對于拍照提取法，學者認為通過這種方法，確實常會造成一些問題，例如當照相機的取景平面與鞋印平面不平行時，會產生透視變形；甚至即使取景平面與整個鞋印平行，也無法得到準確反應的鞋印照片，這在拍攝沙子泥土和雪中較深鞋印的照片里很常見。拍攝凹凸不平的鞋印時，立體鞋印被轉換成平面的鞋印圖像，照片不能準確反映實際鞋印的各種尺寸。雖然是由于表面凹凸不平而非拍攝造成的，但在解釋照片中的立體鞋印時，時常會遇到這類問題。這種觀點與本文的實驗結果是符合的。而對于立體足跡本身及模型檢材和樣本的變化，其認為存在變形和制模材料的收縮膨脹是不可避免的。變形是指在鞋印形成或提取的過程中，由于各種原因妨礙或影響了特征的真實記錄或保留，造成鞋印對鞋底的反映模糊甚至錯誤。在某些情況下，鞋印僅有非常微小的變形，根本察覺不到，它只是各個鞋印之間必然出現的變化的一部分。在其他情況下，變形較大也很明顯，導致鞋印的改變超出了正常變化的范圍。更極端的情形包括滑動、重疊、扭轉和其他動作，造成的變形通常能夠識別出來，但是對鞋印的解釋仍會引起關注。鞋印形成過程中發生變形的原因包括：（1）形成鞋印時鞋子的非正常動作，如滑動、扭轉、環轉、旋轉，或任何超出正常留痕的動作。滑動在平面鞋印和立體鞋印中均可發生。當鞋子接觸客體但還沒有抓緊，因而沿橫向或縱向滑過客體表面時，就產生了滑動。鞋子與客體表面接觸而使客體移動或垮掉時，也會產生滑動。例如，鞋跟踏入松軟的泥土、沙子或雪地里時，鞋跟沒有抓住地面并繼續移動或滑行，直到承痕客體提供足夠的摩擦力或被壓緊才停止。（2）其他物質的干擾，是指形成鞋印對夾在鞋子與客體表面之間的各種備樣的物質，包括棍子、石塊、卵石、垃圾，以及人行走時在程子與客體之間能碰到的任何實物。（3）形成鞋印時造成塌陷、形狀改變或作展的凸凹不平客體表面上也會發生變形。如床單上的鞋印、人體表面上出現的一些變形。雪、干沙子和疏松表面也時常是凹凸不平的，在鞋印形成過程中塌陷嚴重。（4）遺留在某些潮濕、過飽和土壤表面的鞋印，常出現變形或鞋子尺寸不符的情況。當鞋子踏入水分過飽和的土壤，隨后離開地面時，鞋印會稍微聚攏。

這在過飽和黏土土壤、沼澤或濕地，以及河流或小溪沿岸尤為普遍。鞋子離開地面后，過飽和的土壤坍塌到鞋印里面產生變形。在這種情況下，鞋印不可能準確反映鞋子的整體尺寸。塌陷的鞋印及其模型要比造痕鞋小，這些鞋印的殘型和照片能反映該變形。一項研究結果表明，水分過飽和的土渠或深的泥地中的鞋印與造痕鞋之間的尺寸存在差異。在下層為堅固土壤、上面為淺層泥土的表面形成的鞋印與鞋底面的尺寸相差很小，鞋子常常向外推擠鞋印的側面。2007年，Graham和G.D.Sr.進行了一項研究，目的是確定各種變形對鞋底花紋的形狀及其個別特征的影響，研究的主要內容是在外力作用下鞋底的滑動、彎曲及扭轉變形。具體做法是，給不同樣式的鞋人為添加大量不同尺寸的個別特征；然后，穿著這些鞋子行走、跳躍和扭轉，在一定的外力作用下形成變形的鞋印。研究證實，在比對檢驗中需要考慮幾個重要的因素：在確實產生了變形的鞋印上，一些變形痕跡常常很明顯；盡管變形會稍微改變特征的準確位置或形狀，但是這些改變通常并不妨礙檢驗。僅有0.5%的變形平面鞋印由于缺乏足夠的細節特征而影響比對結果；不是所有的個別特征都以完全相同的方式顯見或出現在所研究的每一枚鞋印中。不過，仍然有71.25%的鞋印中存在較多的種類特證和個別特征，可做出同一認定。制模材料的收縮和膨脹：大多數制模材料的收縮或膨脹量都極小，對于鞋印模型來說完全微不足道。例如，大多數牙科石膏凝固時膨脹率小于0.05%。一些含有水狀膠質藻酸鹽的制模材料的確存在收縮的問題，晾干后收縮率可達30%。但在立體足跡制模提取時通常很少使用這些材料。如果鞋印模型與嫌疑鞋之間存在明顯的尺寸差異，檢驗人員可以首先聯系制模的人員，確認所用制模材料的類型。我們通過對比國外的有關鞋印的研究發現，國外更多的是從鞋底花紋本身的結構特征，特別是形成鞋印的姿態動作、鞋印遺留的地面土壤條件等引起鞋印的改變進行了闡述。而沒有根據立體鞋印本身的特點從提取的角度開展研究。由于目前國內對于立體鞋印的提取更多地采取石膏制模的方式，因此，本研究有針對性的對立體鞋印的石膏模型和原始足跡及鞋子進行量化的統計和對比分析，以確保立體鞋印的花紋變化研究更客觀、全面，確保在足跡的檢驗鑒定中更真實、準確。

4結論

綜上，可以看出，相對于立體足跡特征的現場拍照提取而言，盡管石膏制模后仍然出現一些特征的變化，但這些特征變化經過實驗研究發現存在較強的規律性，因此在面對立體穿鞋足跡時，應當優先選擇運用石膏制模及其特征進行檢驗鑒定。并且當石膏模型特征與樣本特征出現差異時，即當石膏模型的特征出現局部消失時，應當考慮是否為規律性的特征減少；當特征并未減少消失，只是在形態上出現差異時，則需要對多枚樣本進行重復石膏制模實驗，確定該特征變形是否為規律性變形。通過分析國外對各種提取足跡發生變化的討論，進一步認為：石膏模型出現局部特征的減少是因為制模材料的收縮導致的，在某種情況下，由于石膏模型收縮，導致部分特征長度變短；而對某些特征變化而言，尤其是結合本文實驗所指出的部分特征相互連接而形成新特征的情況，是因為石膏的膨脹而導致特征相互連接。

參考文獻：

[1]史力民,馬建平.足跡學[M].北京:中國人民公安大學出版社,2014:124-157.

[2]朱玉婷,喬勝男.立體足跡石膏樣本室內采集新方法[J].四川警察學院學報,2017(2):80-84.

[3]涂海波,陳青.利用穿鞋足跡鞋底花紋特征分析足底部位的研究[J].河北公安警察職業學院學報,2013(2):18-21.

[4]史力民,張朕.基于Photoshop的足跡特征動態重疊比對檢驗[J].中國刑警學院學報,2017(1):83-85.

[5]楊琳,佟德鑫.足跡識別技術研究進展綜述[J].遼寧警察學院學報,2017(3):93-96.

[6]彭進.成趟與立體足跡分析檢驗系統的研究[D].昆明:昆明理工大學,2016:31-76.

[7]陳振乾.石膏法提取立體足跡促凝初探[J].吉林公安高等專科學校學報,2010(6):59-62.

作者：高毅 劉自超 孫杰 單位：中國刑事警察學院痕跡檢驗技術系