第二章 人体测量及其应用 Anthropometry and Application 学习目的了解人体尺寸可比性要求与人体尺寸测 量条件的关系；了解群体人体尺寸数据的 主要特性。熟悉国家标准GB / T 1000 1988 中国成年人人体尺寸。 掌握在产品设计中人体尺寸数据应用 的原则方法，学会在实际设计课题中正确 选择人体尺寸百分位数，恰当运用人体尺 寸的修正量。第二章 人体测量及其应用Anthropometry and Application 主要内容二、人体测量的基本术语四、人体尺寸的应用 一、人体测量的基本知识三、常用的人体测量数据Foudamentals of Anthropometry 公元前一世纪，罗马 Vitruvian 就从建筑学 的角度对人体尺寸进 行了较完整的论述。 发现人体基本上就是 以肚脐为中心。著名的“人体比例图” 达芬奇绘一、人体测量的基本知识一、人体测量的基本知识Foudamentals of Anthropometry 1、定义：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。（如图21）一、人体测量学的基本知识2、人体测量数据的种类：类型静态尺寸动态尺寸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）Terminology of Anthropometry1、被测者姿势：（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。见图26。二、人体测量的基本术语（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。见图27。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 如图22。矢状面；正中矢状面；冠状面；水平面； 眼耳平面。3、测量方向(1)在人体上、下 方向上，将上方称为头 侧端，将下方称为足侧 端。(2)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。3、测量方向(3)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。（4）对于上肢，将挠骨 侧称为挠侧，将尺骨侧称为 尺侧。（5）对于下肢，将胫骨 侧称为胫侧，将腓骨侧称为 腓侧。 4、支承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。5、基本测点及测量项目（GB397583）（GB397585测量方法）测点头部测点（16个）躯干和四肢部 位测点（22个）测量项目头部测量项目（12项）躯干和四肢 部位测量项 目（69项 ）6、人体测量的主要仪器(1) 人体测高仪:主要用来测量身高、坐高 、立姿和坐姿的眼高以及伸 手向上所及的高度等立姿和 坐姿的人体各部位高度尺寸。 （2）人体测量用直角规：主要用来测量两点间的直 线距离，特别适宜测量距离较 短的不规则部位的宽度或直径 。如耳、脸、手、足。 6、人体测量的 主要仪器（3）用于不能 直接以直尺测量的 两点间距离的测量 ，如测量肩宽、胸 厚等部位的尺寸。7、人体测量中的主要统计函数 （术语）总体、样本均值、标准差术语适应域百分位 百分位数总体统计学中，把所要研究的全体 对象的集合称为“总体”。人体尺寸 测量中，总体是按一定特征被划分 的人群。因此，设计产品时必须了 解总体的特性，并且对该总体命名 ，例如，中国成年人、中国飞行员 等。样本统计学中，把从总体取出的许 多个体的全部称为“样本”。各种人 体尺寸手册中的数据就是来自这些 样本，因此，设计人员必须了解样 本的特点及其表达的总体。均值描述一个分布，必须用两个重要的统 计量：均值和标准差。前者表示分布的集 中趋势；后者表示分布的离中趋势。均值的计算公式为：标准差标准差的计算公式为：为相加，N为测量次 数， 为各单独测 量值，M为均值。S为标准差， 其他符号与（ 1）相同。适应域一个设计只能取 一定的人体尺寸范围 ，只考虑整个分布的 一部分“面积”，称为 “适应域”，适应域是 相对设计而言的，对 应统计学的置信区间 的概念。适应域可分为：对称适 应域、偏适应域。对称适应 域对称于均值；偏适应域通 常是整个分布的某一边。百分位百分位由百分比表示，称为“第几 百分位”。例如，50%称为第50 百分位。百分位数百分位数是百分位对应的数值。 例如，身高分布的第5百分位数 为1543，则表示有5%的人的 身高将低于这个高度。百分位数是一种位置指标、一个界值，k百 分位数Pk将群体或样本的全部观测值分为两部分 ，有k的观测值等于和小于它，有(100-k )%的 值 大于它。人体尺寸用百分位数表示时，称为人体 尺寸百分位数。 GB / T 10000 -1983 每项人体尺寸都 给出7 个百分位数的数据这7 个百分位数 分别是：1 、5 、10 、50 、90 、95 和99 百分位数。其中前3 个叫做小百分位数，后3 个 叫做大百分位数，50 百分位数则称为中 百分位数。在人体测量资料中，常常给出的是第5、 第50和第95百分位数值。在设计中，当需要 得到任一百分位数值时，则可按下式求出：1%-50%之间的数值：P=M-（SK）50%-99%之间的数值：P=M+（SK）M为标准值；S 为标准差；K为 百分比变换系数 。人体尺寸的区域划分东北、华北区西北区东南区华中区华南区西南区黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、 山东、北京、天津、河北。 甘肃、青海、陕西、山西、西 藏、宁夏、河南、新疆。安徽、江苏、上海、浙江。湖南、湖北、江西。广东、广西、福建。贵州、四川、云南。东北、华北区西北区东南区华中区华南区西南区各地区身高、体重的M、S值身高: M=1693（1586）；S=56.6(51.8)体重: M=64（55）；S= 8.2(7.7) 身高: M=1684(1575); S=53.7(51.9)体重: M=60(52); S=7.6(7.1) 身高:M=1686(1575); S=55.2(50.8)体重:M=59(51); S=7.7(7.2) 身高:M=1669(1560); S=56.3(50.7)体重:M=57(50); S=6.9(6.8) 身高:M=1650(1549); S=57.1(49.1)体重:M=56(49); S=6.9(6.5) 身高:M=1647(1546); S=56.7(53.9)体重:M=55(50); S=6.8(6.9)百分比对应的变换系数K5%1.64510%1.28220%0.84225%0.67450%0.00075%0.67480%0.84290%1.28295%1.645例 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。注意：例中被排除的10%的人， 是10%的矮小者还是高大者或者大小 各排除5%即取中间值，取决于排除 后对使用者的影响和经济效果。 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：Z=（M1-M）/S 然后根据Z值查表得小p的值， 再按下列公式求百分率P；即P=0.5+p例题: 某成年男子身高173cm,那中国华南 地区有多少比率的人身高不如他?解: 0.5+ ( 173-165)/57.1=0.64三、常用人体测量数据人体尺寸有个体的和群体的两种。工业产品或公共设施，是为所有公众、或 特定人群设计的。例如过街天桥上的防护栏杆 ，要能防止各种过桥者从桥上摔下去，栏杆的 间距和高度设计，必须考虑所有公众的情况。 所以，人体工程学技术标准提供的人体尺寸数 据，是群体的人体尺寸数据。 为掌握某一群体的人体尺寸，不可能、也不 必要对该群体中的每个个体都进行测量。而是采用 随机抽样的方法，从该群体中抽取出若干（例如n 个）个体，得到一个容量为n 的样本，测 量样本 中每个个体的人体尺寸，得到一组样本观察值，然 后依照数理统计理论，从样本观察值推断出该群体 的人体尺寸数据。20 世纪80 年代中后期，为制订国标 GB / T 10000 一1988 中国成年人人体尺寸 ，抽取的 男性、女性样本量分别为11170 人和11151 人之多 ，每一个人又有多个侧量项目，工作量巨大，是一 项繁重、艰巨的工作。 人体尺寸数据的部分特性 ( 1 ）群体的人体尺寸数据近似服从 正态分布规律。具体说来： 具有中等尺寸的人数最多；随着对 中等尺寸偏离值的加大，人数越来越少； 人体尺寸的中值就是它的平均值。 以中国成年男子（18-60 周岁）的身高为 例。身高约167 8mm 的人数最多；接近此身高的人数也较 密集，身高与1678mm差得越多、人数越少；从正态分 布曲线的对称性可知：中值1678mm 就是中国男子身高 的平均值；且身高高于和低于这一数值的人数大体相等 。( 2）人体尺寸之间一般具有线性相 关性身高、体重、手长等是基本的人体尺 寸数据。取基本人体尺寸之一作为自变量 ，其他人体尺寸可以表示为该自变量的线 性函数：y = axb 式中，y -某一人体尺寸数据X-某一基本人体尺寸a,b -系数 ( 3 ）人体尺寸问的比例关系，随种族、民 族而不同。 新中国成立初期，我国陆军士乒嫌苏式火炮 高了一些，往炮膛里装炮弹过于费劲；而我国 战斗机飞行员却嫌苏式战斗机座舱盖罩低了一 些，头顶几乎要挨着盖罩显得局促。这就是不 同人种人体尺寸比例不同引起的问题口 也可以这样来说明不同种族人体尺寸比例的差 异：人体尺寸的线性关系Y aX + b ，所有种 族都适用；但式中的系数a 和b ，随不同种族 而不同。 常用人体尺寸数据摘录及分析 人体主要尺寸 人体主要尺寸有六个。静态尺寸？ ？3 工作空间人体尺寸数据 前面讲述的是静态人体尺寸 但通过人体各个关节的活动，能有各种 各样的动作，这种情况下的人体尺寸称 为动态人体尺寸。本节介绍工作空间人 体尺寸，是应用较多的一种动态人体尺 寸。- GB / T 13547 一1992 工作空间人体尺寸 简介 GB / T 13547 一1992 工作空间人 体尺寸给出了3 组、17 项与工作空间有 关的中国成年人人体尺寸的数据。 1 工作空间立姿人体尺寸（6 项） GB / T 13 547 一1992 给出的工作空间立姿 人体尺寸有6 项，其名称、意义及数据参 看图 表2 一11 中的6 个尺寸项目与很多工 作情况有关。例 如，计算公共汽车顶棚扶 手横杆高度的例子中