第2章人体测量与数据应用

人体测量

日常工作和生活中，我们天天用到许多东西，如椅子、桌子、各种机器、仪器、工具、电子计算机等。在使用这些东西的时候我们发现，这些东西的物理尺寸，如大小、形状等，对其适用性有非常大的影响。它们不仅影响人们工作时的舒适性，也常常影响到人的工作效率、工作态度，甚至危害人的安全和健康。如，某手表厂有一台冲压机床(冲压中夹板)，坐着操作太高了，站着操作太低了，而且左右开弓，象跳午一样。试设想一下每天以不自然的姿式工作八小时，进行3000次同一操作……英国学者格尔福德(Guildford)经过计算发现开这个车床的工人的理想身高应为137厘米，肩宽应为64厘米，手长应为235厘米。显然，现实生活中这样尺寸的人是不存在的。所以，当正常尺寸的人操作这台车床时，就不得不委屈自己了。在日常工作和生活中可以看到大量这样的例子。设计机器、工具、工作环境使之符合人的尺寸，是人因工程学的一个基本的内容。因此，我们应当首先了解人的基本尺寸。测量人体尺寸的一门学科叫人体测量学。一、人体测量的基本知识人体测量学是一门用测量方法研究人体的体格特征的科学。

它是通过测量人体各部位尺寸来确定个体之间和群体之间在人体尺寸上的差别，用以研究人的形态特征，从而为各种工业设计和工程设计提供人体测量数据。二、人体测量的基本术语1、姿势：（1）立姿：挺胸直立，头部以眼耳平面定位，眼睛平视前方，肩部放松，上肢自然下垂，手伸直，手掌朝向体侧，手指轻贴大腿侧面，自然伸直，左、右足后跟并拢，前端分开，使两足大致呈45角，体重均匀分布于两足。

（2）坐姿：挺胸坐在被调节到腓骨头高度的平面上，头部以眼耳平面定位，眼睛平视前方，左右大腿大致平行，膝弯曲大致成直角，足平放在地面上，手轻放在大腿上。二、人体测量的基本术语2、测量基准面人体基准面的定位是由三个互为垂直的轴（铅垂轴、纵轴和横轴）来决定的。人体测量中设定的轴线和基准面。

矢状面；正中矢状面；冠状面；水平面；眼耳平面。FrankfurthorizontalplaneFHorpo通过左、右耳屏点及右眼眶下点的水平面称为眼耳平面或法兰克福平面。这个平面是德国人类学家提出的，并通过1877年颅骨测量会议及1884年法兰克福国际人种学会议而被采用的。

在人体上、下方向上，将上方称为头侧端，将下方称为足侧端。头侧端足侧端在人体左、右方向上，将靠近正中矢状面的方向称为内侧，将远离正中矢状面的方向称为外侧。

在四肢上．将靠近四肢附着部位的称为近位，将远离四肢附着部位的称为远位。在上肢上，将桡骨侧称为桡侧，将尺骨侧称为尺侧在下肢上，将胫骨侧称为胫侧，将腓骨侧称为腓侧。支撑面和衣着

立姿时站立的地面或平台以及坐姿时的椅平面应是水平的，稳固的不可压缩的。

要求被测量者裸体或穿着尽量少的内衣(例如只穿内裤和汗背心)测量，在后者情况下，在测量胸围时，男性应撩起汗背心，女性应松开胸罩后进行测量。

无论何种姿势，身体都必须保持左右对称，由于呼吸而使测量值有变化的测量项目应在呼吸平静时进行测量。线性测量项目读数精确度为1mm，体重读数精确度为0.5kg测量值的读数精度Anthropometrydemonstratedinanexhibitfroma1921eugenicsconference三、人体测量的分类人体构造上的尺寸人体功能上的尺寸（包括人在工作姿势下或在某种操作活动状态下测量的尺寸）SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY静态测量静态测量人体尺寸示意图SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY静态测量－人体测量的姿势立姿测量项目

眼高

肩高

肘高

手功能高

会阴高

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY静态测量－人体测量的姿势立姿测量项目（续）

胫骨点高

身高

前臂长

小腿长

大腿长

上臂长

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY静态测量－人体测量的姿势坐姿测量项目

坐姿下肢长

坐姿肩高

坐姿眼高

肩膝距

坐深

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY静态测量－人体测量的姿势坐姿测量项目（续）

坐高

坐姿膝高

坐姿肘高

坐姿大腿厚

小腿加足高

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY静态测量1)

身高（Stature）从地面到头顶的垂直距离（高度）2)

眼高（Eyeheight）从地面到眼脚的高度3)

肩高（Shoulderheight）从地面到肩峰的高度4)

肘高（Elbowheight）从地面到周关节的高度，用来决定工作台的高度5)

臀高（Hipheight）指人体站立时，从地面到臀部关节的高度6)

指节的高度（Knuckleheight）作为栏杆和手柄的参考7)

指尖的高度（Fingertipheight）与手指操作控件的最低可接受水平有关8)

坐高（Sittingheight）从坐的平面到头顶的高度9)

坐眼高（Sittingeyeheight）指人体处于坐姿时，从坐立面到眼角的高度10)

坐肩高（Sittingshoulderheight)指人体处于坐姿时，从坐立面到肩关节的高度11)

坐肘高（Sittingelbowheight）从座位的平面到肘下侧的高度，涉及扶手、桌面、键盘的高度设计12)

大腿的厚度（Thighthickness）与座位和桌面之间的空间有关13)

臀部-膝盖的长度与座位之间的行距有关（Buttock-kneelength）14)

臀部-腿弯部的长度与座位的深度（Buttock-popliteallength）结构化的人体测量数据是指人体不同部位的尺寸，在设计不同的设备或产品时，会涉及到人体不同部位的尺寸。SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY静态测量

结构化的人体测量数据（续）15)

膝盖的高度（Kneeheight）与桌子下面的空间有关16)

腿弯部的高度（Poplitealheight）从地面到膝盖底下弯角的垂直距离，与椅子的最大的可接受的高度有关17)

肩宽（Shoulderbreadth：bideltoid）肩部的最大水平宽度，与肩部的水平空间有关18)

肩宽（Shoulderbreadth:biacromial）指人体肩关节之间的距离，与服装设计有关19)

臀宽（Hipbreadth）设计座位的宽度20)

胸部厚度（Chestdepth）从垂直的背部到前胸的最大水平距离，与座位的靠背和障碍物之间的空间设计有关21)

腹部厚度（Abdominaldepth）在标准的坐姿中，从垂直的背部到腹部的最大水平距离，与座位的靠背和障碍物之间的空间设计有关22)

肩-肘的长度（Shoulder-elbowlength）在标准的坐姿中，从肩峰到肘下部的距离23)

肘-指尖的长度在标准的坐姿中，从肘后到中指尖的距离（Elbow-fingertiplength）涉及前臂延伸的区域，用来定义正常的工作24)上肢的长度（Upperlimblength）在肘和腕都伸直的状态下从肩峰到指尖的距离25)

手心的长度（Shoulder-griplength）手臂伸直，从肩峰到手中所握物体中心的距离，表示上肢的功能长度，用来确定使人感到方便的伸展区域SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY3.2.1静态测量

结构化的人体测量数据（续）26)

头部厚度（Headlength）脸部的眉间到后脑部的距离，可作为眼部位的参考数据27)

头部的宽度（Headbreadth）头部两耳上面的最大宽度28)

手的长度（Handlength）在手保持僵直的状态下，从腕部的皱痕到中指尖的距离29)

手的宽度（Handbreadth）通过手掌的最大宽度，在掌骨的末梢，与把手、控制杆的设计有关30)

脚的长度（Footlength）从脚后跟到最长的脚趾尖的距离，平行与脚的轴心（脚的空间以及踏板的设计）31)

脚的宽度（Footbreadth）脚的最大水平宽度，与脚的轴线垂直（脚的空间以及踏板占据的空间）32)跨度（Span）当两只手都向两边伸直时，两手指尖的最大水平距离（横向伸展）33)肘部跨度（Elbowspan）当上臂向两边伸展，肘部弯曲使指尖触胸时，两肘尖的距离（可以指导设计工作台的肘部空间）34)站立时手掌的握点（Gripreaches）人体站立时，胳膊向上举起时手掌可以握住的最高的圆棒中心35)标准坐姿手掌的握点人体在保持坐姿时，手掌的最高握点SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY静态测量

人体着装尺寸在实际中用到的一般都是人体着装时的尺寸，所以在实际应用中要根据研究对象的不同进行修正人体尺寸轻薄夏装（男/女）冬季外套（男/女）轻薄的工服、靴和盔身高25/4025/4070坐高3103大腿与台面距离132513足长13/404040足跟高13/4013/2525头长25/4025/4035头宽——100肩最大宽——105臀宽1350/75131350/7513人体着装后的尺寸增加（单位：mm）M（X+Y）=Mx+My

Mx—特定的人体结构尺寸均值My—平均的衣物修正值M（X+Y)—人体着装尺寸

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY动态测量（DynamicAnthropometry）3.2.2动态测量动态测量建立在静态测量的基础之上，用来度量人体运动时的一些参数。活动空间---人在完成任务时需要某些身体部位运动，这就要求有足够的空间，即活动空间。伸展域---人在站立并保持脚的站立面不变时，手臂的活动空间用舒适伸展域来表示。

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY动态测量活动空间动态测量就是测定人体动态变化时空间位置与人体尺寸的数值。活动空间的分配没有固定的规则或模式，依赖于许多因素：使用的人群、任务、衣物、设备等。成人动态最小占用空间示意图（a）－－蹲姿，跪姿，卧姿的最小占用空间SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY动态测量活动空间（续）尺寸代号（见图）工作姿势及空间尺寸性质最小值选取值穿御寒衣时A蹲坐工作高度12001300B宽度7009201000C屈膝工作宽度90010201100D跪姿工作宽度110012001300E高度14501500F手距地面高度700G爬着工作高度800900950H长度15001600I俯卧工作高度450500600J（腹朝下）长度2450K仰卧工作高度500600650L（背向下）长度190019502000成人蹲姿，跪姿，卧姿的最小占用空间（单位：mm）SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY动态测量伸展域在工作中人常取站、坐、跪等作业姿势。立姿时人的活动空间不仅取决于身体的尺寸，而且也取决于保持身体平衡的微小平衡动作和肌肉。伸展域可从立视图和平面图两个方面来看，主要有：通过肩部关节的正中矢状面的垂直部分；通过关节的横断面的水平部分；通过肩关节的沿着冠状缝平面的垂直部分。常用的三种人体伸展域SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY动态测量伸展域（续）正常区域：将上肢轻松地垂直于体侧，曲肘，以肘关节为中心，前臂和手能自由到达的区域。最大区域：完全伸展整个胳膊所能涉及的区域。手臂向外伸直，以肩关节为中心，臂的长度（半径不包括手长）所划过的弧形轨迹在水平面上的投影。

在正常区域范围内，人操作时能舒适轻快地工作。在最大作业范围内操作时，静力负荷较大，长时间处于这种状态下操作，最容易引起疲劳。SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY动态测量手在水平面的正常作业阈和最大作业域（cm）

手的测量SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY动态测量脚的测量脚的作业区域

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY动态测量人体肢体活动角度范围

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY动态测量人体上部及上肢固定姿势活动角度范围

立姿上身及手的可及范围、坐姿上身及手的可及范围

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY动态测量单腿跪姿上身及手的可及范围仰卧姿势手及腿的活动空间

常用人体功能尺寸测量区域SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY动态测量坐姿抓握作业域（cm）

立姿双臂垂直作业域图

立姿双臂垂直作业域

身高和摸高的关系

1954年,我国开始了人体测量仪器的研究和测试工作。经过几十年的努力，我国现已能生产一系列品种齐全的人体测量仪器，制造水平已进入世界先进行列。常用的人体测量仪器有二十余种。现分述如下：1、直脚规由固定直脚、活动直脚、主尺和尺框等组成。固定直脚与活动直脚的一端扁平呈鸭嘴形，主要用于测量活体；另一端尖锐，主要用于测量骨骼。直脚规的主尺范围是0~200毫米，可测量200毫米范围以内的直线距离。人体测量仪器四、人体测量方法直脚规2、弯脚规由左弯脚、右弯脚、主尺和尺框构成。可用于测量活体和骨骼。弯脚规的主尺范围是0~300毫米，可测量300毫米范围以内的直线距离。人体测量仪器弯脚规3、三脚平行规由固定脚、活动脚、中间竖尺和尺框构成。主尺的测量范围是0~250毫米，中间竖尺的测量范围是0±50毫米，可测量250毫米范围以内的直线距离和投影距离。三脚平行规4、人体测高仪又称为马丁测高仪。由主尺杆、固定尺座、活动尺座管形尺框、两支直尺和两支弯尺构成。主尺杆由3～4节金属管相互套接而成，测量范围是0～2000毫米。可测量人体的身高、坐高和体部的各种高度。当它的第一节金属管的固定尺座与活动尺座各插一支直尺时，可作为大型活动直脚规使用。可测活体的肩宽、胸宽等，也可测骨骼的股骨体长等。在活动尺座和固定尺座各插一支弯脚时，可作为大型弯脚规使用，用于测量胸部矢状径等。人体测高仪5、软尺可以刻度精确到1毫米的裁缝用软尺代替。6、活动直脚规是一种可上下移动固定脚和活动脚的直脚规。由固定尺座、活动尺座、主尺、尺框和插入尺座的两支直尺构成。用于测量在不同水平面上两点间的投影距离。主尺的测量范围是0～250毫米。7、测齿规由固定脚、活动脚、主尺与尺框等构成。固定脚的一端与活动脚的一端均为针状细棒，可测量牙齿的颊舌径等；活动脚的另一端呈C字形凹槽状结构，可测量小骨块。主尺的测量范围是0～150毫米。8、摩里逊定颅器用于固定颅骨于法兰克福平面。由三个支柱、滑轨、三角形支杆和其他附件构成。其附件测耳上颅高器可用于测量耳上颅高。9、附着式量角器由垂直指针、刻度盘、支承框、弹簧片和紧固螺钉等组成。使用时，将仪器的支承框套入直脚轨的固定脚，可测量颅骨的各种角度和活体的侧面角等。10、测腭器是一种测量腭高的专用仪器。由竖尺、齿条、两支量脚、滚花旋转手轮等构成。用于测量腭高。11、测下颌骨器（下颌量角器）由水平固定板、活动板、紧固螺钉、量角器、指针、尺条和上下挡板等构成。可测量下颌骨的下颌角、下颌体长和下颌支高。摩里逊定颅器附着式量角器12、立方定颅器由金属立方框架、悬臂和颅骨夹等构成。用于固定颅骨于眼耳平面和正中矢状面，以描绘颅骨的轮廓图。13、水平定位针由滑座、主柱、水平针和底座等构成。用于测定立方定颅器中颅骨的眼耳平面。14、马丁描骨器由弓形指针、笔杆臂、轨尺柱和底座等构成。用于描绘固定于立方定颅器中的颅骨正中矢状面轮廓图、水平轮廓图等，也可描绘其他骨骼的轮廓图。15、托颅盘是立方定颅器的一种附件。用于固定残破颅骨的眼耳平面或其他位置，以供描绘轮廓图之用。立方定颅器马丁描骨器16、平行定点仪是测量上、下肢长骨扭转角的专用仪器。由导杆、支杆、上滑座、水平针、下滑座、垂直定点针和底座等构成。它是运用垂直投影测量原理来测量的。17、持骨器又称为夹骨器。由底座、主柱和骨夹等构成。用于固定长骨在一定的位置上。18、测骨盘是测量长骨的专用仪器。由底板、纵板、横板、三角形的角板及其附件钢圈和砝码等构成。在底板上装有一块同样尺寸的玻璃板，玻璃板下面衬一张坐标纸。测骨盘上装有附件钢圈，可测量股骨颈干角等。19、简易描绘器是描绘体骨的轮廓以及活体的手和足的轮廓的仪器。结构简单，由带尖角的钢片和小的圆形金属底座构成。持骨器测骨盘四、人体测量方法

测量时应在呼气与吸气的中间进行。次序为：从头向下到脚；从身体的前面，经过侧面，再到后面。测量时只许轻触测点。测量方法中国成年人人体尺寸GB/T10000-1988人体测量仪器GB/T5704-2008建立人体测量数据库的一般要求GB/T22187-2008用于技术设计的人体测量基础项目GB/T5703-1999人体测量方法GB/T5703-1985人体测量仪器人体测高仪GB/T5704.1-1985人体测量仪器人体测量用直脚规GB/T5704.2-1985人体测量仪器人体测量用弯脚规GB/T5704.3-1985人体测量仪器人体测量用三脚平行规GB/T5704.4-1985人体测量术语GB/T3975-1983工作空间人体尺寸GB/T13547-1992在产品设计中应用人体尺寸百分位数的通则GB/T12985-1991五、常用国家标准六、人体测量数据的应用

平均值

标准差

百分位数主要指标例1设计适用于90%华北男性使用的产品，试问应按怎样的身高范围设计该产品尺寸？解：由表查知华北男性身高平均值M=1693mm，标准差S=56.6mm.要求产品适用于90%的人，故以第5百分位和第95百分位确定尺寸的界限值，由表查得变换系数K=1.645；即第5百分位数为：P=1693-（56.6*1.645）=1600mm第95百分位数为：P=1693+（56.6*1.645）=1786mm结论：按身高1600-1786mm设计产品尺寸，将适应用于90%的华北男性。讨论：平均值是作为设计的基本尺寸，而标准差是作为设计的调整量的。

当需要得到某项人体测量尺寸M1所处的百分率P时，可按下列步骤及公式求得：

然后根据Z值查表得小p的值，再按下列公式求百分率P；例2已知男性A身高1720mm,试求有百分之多少的西北男性超过其高度？解：由表查得西北男性身高平均值M=1684mm，标准差S=53.7mm那么Z=（1720-1684）/53.7=0.670再根据Z=0.670查表得p=0.2486(0.249)即P=0.5+0.249=0.749

结论：身高在1720mm以下的西北男性为74.9%，超过男性A身高的西北男性则为25.1%。六、人体测量数据的应用SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY影响人体测量数据的因素民族因素

每个民族都有自己的人体数据，不能套用其他民族的测量结果来设计本民族的设备。性别、年龄因素

统计资料显示，男性的平均身高比女性高100mm。同时，人的体形也随着年龄的增长而变化，最为显著的是儿童期和青年期。因此，在使用人体测量数据时，要注明数据出自的年龄组。

职业因素

从大量的劳动科学和医学的调查中可知，不同职业的人在体型和人体尺寸上存在着较大的差异。

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY人体测量数据在设计中的运用静态和动态测量作为设计的前提或依据，在设计时首先要确定使用主体，得到主体的人体测量统计数据，才能达到使用者的满意。在使用人体测量数据进行设计时，这些数据应该能代表使用者总体。SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY人体测量设计的标准在应用人体测量数据进行设计时有一些标准，这些标准根据设计任务的不同而不同。如工作地的设计考虑因素空间性（Clearance）可达性（Reach）身体姿势（Posture）

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY人体测量数据在设计中的使用原则极端设计原则

极端设计原则是指在进行某方面的设计时，应该尽量做到满足所涉及的所有总体。一般采用最大值和最小值可调范围设计原则

为了满足更多的使用者，设备或设施的特定性质设计为在一定的范围内可以调整。通常使用相关总体特性（坐高，胳膊伸展范围等）的第5百分位的女性到第95百分位的男性作为可调整的范围。平均设计原则

对于一些不是很关键的工作，极端设计原则和可调设计原则可能不太合适或现实。这时需要采用平均数值代表大多数情况。

以上的三种原则都是针对人体测量数据的单个尺寸（高度或胳膊的伸展范围）的讨论，当需要考虑几种尺寸的组合时，设计问题就会变得更复杂。人体测量数据的运用准则最大最小原则可调性原则平均性原则使用最新人体数据准则地域性准则功能修正与最小心理空间相结合准则姿势与身材相关联准则合理选择百分位数和适用度准则六、人体测量数据的应用SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY基于人体测量的作业工具及环境设计流程设计中的人体尺寸基准点

驾驶舱的设计

在驾驶舱的设计中，通常设计是以臀部关节或臀部为基准点。战斗机驾舱的设计

在设计战斗机的驾舱时，能见度是非常重要的，故而设计者通常以眼睛作为设计基准点。制造工作台设计

在装配线上，手的使用是非常重要的，所以设计者的工作通常以手为基准点。同样的原因，打字工作台的设计也以手为基准点的，但是VDT

（VisualDisplayTerminal，视觉显示终端）工作