人體測量及數(shù)據(jù)應(yīng)用

關(guān)于人體測量及數(shù)據(jù)應(yīng)用第一頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日第二章人體測量及數(shù)據(jù)應(yīng)用第一節(jié)人體測量簡介

第二節(jié)人體測量的數(shù)據(jù)處理

第三節(jié)常用人體測量數(shù)據(jù)第四節(jié)人體各部分結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算第五節(jié)人體測量數(shù)據(jù)的應(yīng)用

第二頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日第一節(jié)人體測量簡介人體測量學(xué)是人機(jī)工程學(xué)的重要組成部分。進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，為使人與產(chǎn)品相互協(xié)調(diào)，必須對產(chǎn)品同人相關(guān)的各種裝置作適合于人體形態(tài)、生理以及心理特點(diǎn)的設(shè)計(jì)，讓人在使用過程中，處于舒適的狀態(tài)以及方便地使用產(chǎn)品。因此設(shè)計(jì)師應(yīng)了解人體測量學(xué)，生物力學(xué)方面的基本知識，并熟悉有關(guān)設(shè)計(jì)所必需的人體測量基本數(shù)據(jù)的性質(zhì)、應(yīng)用方法和使用條件。一、概念1.人體測量：指借助人體測量儀器，按照人體測量方法，對人體身體各方面數(shù)據(jù)特征（主要是尺寸）的度量。

2.人體測量學(xué)：是指測量人體各部分尺寸或比例來研究人體的形態(tài)特征的方法。第三頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日第四頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日形態(tài)測量人體體形尺寸體積重量表面積人體測量數(shù)據(jù)的種類運(yùn)動(dòng)測量

人體的活動(dòng)過程和活動(dòng)范圍的大小

動(dòng)作范圍動(dòng)作過程形體變化皮膚變化生理測量人體出力范圍人體感覺反應(yīng)人體疲勞第五頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日人體的功能尺寸形態(tài)數(shù)據(jù)類型人體的構(gòu)造尺寸動(dòng)態(tài)尺寸人在工作姿勢下或在某種操作活動(dòng)狀態(tài)下測量的尺寸形態(tài)數(shù)據(jù)類型形態(tài)數(shù)據(jù)類型靜態(tài)尺寸第六頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日二、測量方法1.普通測量法2.攝影法，見圖2-23.三維數(shù)學(xué)測量法，見圖2-3第七頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日圖2-2攝影測量法第八頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日圖2-33D全身人體掃描系統(tǒng)第九頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日三、人體（尺寸）差異因素

1/41/23/4EF人體（尺寸）差異因素

民族因素地區(qū)因素性別因素年齡因素時(shí)代因素第十頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日1.民族因素每個(gè)民族都有自己的人體數(shù)據(jù)，不能套用其他民族的測量結(jié)果設(shè)計(jì)本民族的機(jī)具。

例如：美國按男子身高設(shè)計(jì)的飛機(jī)，美國男子的適應(yīng)范圍將為90％，對法國人將為80％，對日本人將為43％。泰國人為24％。設(shè)計(jì)時(shí)要考慮民族因素和多民族的適應(yīng)性。

同樣，中國人比較含蓄已經(jīng)成為外國人對中國人的典型描述，針對中國文化的這一特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)時(shí)，線形不宜過于強(qiáng)硬，盡量隨和、流暢、圓潤、穩(wěn)重.第十一頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日2.地區(qū)因素

一個(gè)國家由于地區(qū)不同，人體數(shù)據(jù)也有所差異。我國身材較高的地區(qū)為河北、山東、遼寧、吉林等省；中等身材的地區(qū)為浙江、江蘇、湖北等?。惠^矮身材的地區(qū)為四川、云南、貴州、等省。

設(shè)計(jì)要考慮地區(qū)因素及地區(qū)適應(yīng)性。第十二頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日3.性別因素對于大多數(shù)人體尺寸（平均身高），男性比女性高100mm左右；同整個(gè)身體相比，女性的手臂和腿較短，軀干和頭占的比例較大，肩較窄，骨盆較寬；在腿的長度尺寸起重要作用的場所（如座姿操作的崗位），考慮女性的人體尺寸至關(guān)重要。第十三頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日4.年齡因素

采用人體尺寸時(shí)，必須判斷對象適合那些年齡組，要注意不同年齡組尺寸數(shù)據(jù)的差異。例如：人體尺寸增長過程：男20歲、女18歲身高的增長，在22歲之前呈上升趨勢，30歲以后呈下降趨勢。成年人：身高隨年齡增長而收縮；體重、肩寬、腹圍、臀圍、胸圍卻隨年齡增長而增長。第十四頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日5.時(shí)代因素

由于食物結(jié)構(gòu)的改變，體育活動(dòng)的開展，衛(wèi)生知識的普及，當(dāng)代年輕人的身材比老一輩要高。

在使用人體測量數(shù)據(jù)時(shí)，要考慮其測量年代，然后加以適當(dāng)修正。

第十五頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日一組數(shù)據(jù)：歐洲居民每隔10年身高增加1-1.4cm；美國城市男性青年在1973—1986年的13年間身高增加2.3cm；日本男性青年在1934—1965年的31年間身高增加5.2cm，體重增加4.0kg，胸圍增加3.1cm（日本政府非常重視下一代的發(fā)展，在學(xué)校每天都有政府提供的牛奶和牛初乳，日本頒布了《學(xué)校午餐法》，目前，日本中小學(xué)生營養(yǎng)午餐的普及率高達(dá)82.2%和99.4%。

）；我國原廣州中山醫(yī)學(xué)院男性在1956—1979年的23年間身高增加4.38cm，女性身高增加2.67cm。第十六頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日四、人體測量的術(shù)語及方法1.測量姿勢（參見國標(biāo)GB3975－88中的規(guī)定）（1）直立姿勢（簡稱立姿）：被測者挺胸直立，頭部以眼耳平面定位，眼睛平視前方，肩部放松，上肢自然下垂，手伸直，手掌朝向體側(cè)，手指輕貼大腿側(cè)面，膝部自然伸直，左、右足后跟并攏，前端分開，使兩足大致成45°夾角，體重均勻分布于兩足。為確保直立姿勢正確，被測者應(yīng)使足后跟、臀部和后背部與同一鉛垂面相接觸。第十七頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日（2）坐姿：被測者挺胸坐在被調(diào)節(jié)到腓骨頭高度的平面上，頭部以眼耳平面定位，眼睛平視前方，左、右大腿大致平行，膝彎屈大致成直角，足平放在地面上，手輕放在大腿上。為確保坐姿正確，被測者的臀部、后背部應(yīng)同時(shí)靠在同一鉛垂面上。第十八頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日2.測量基準(zhǔn)面

（1）矢狀面人體測量基準(zhǔn)面的定位是由三個(gè)互相垂直的軸（鉛垂軸、縱軸和橫軸）來決定的。通過鉛垂軸和縱軸的平面及與其平行的所有平面都稱為矢狀面。（2）正中矢狀面在矢狀面中，把通過人體正中線的矢狀面稱為正中矢狀平面。正中矢狀平面將人體分成左、右對稱的兩個(gè)部分。（3）冠狀面通過鉛垂軸和橫軸的平面及與其平行的所有平面都稱為冠狀面。冠狀面將人體分成前、后兩個(gè)部分。（4）水平面與矢狀面及冠狀面同時(shí)垂直的所有平面都稱為水平面。水平面將人體分成上、下兩個(gè)部分。（5）眼耳平面通過左、右耳屏點(diǎn)及右眼眶下點(diǎn)的水平面稱為眼耳平面或法蘭克福平面（OAE）。

圖2-6基準(zhǔn)面第十九頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日3.測量方向

（1）在人體上、下方向上，將上方稱為頭側(cè)端，將下方稱為足側(cè)端。（2）在人體左、右方向上，將靠近正中矢狀面的方向稱為內(nèi)側(cè)，將遠(yuǎn)離正中矢狀面的方向稱為外側(cè)。（3）在四肢上，將靠近四肢附著部位的稱為近位，將遠(yuǎn)離四肢附著部位的稱為遠(yuǎn)位。（4）在上肢上，將撓骨側(cè)稱為撓側(cè)，將尺骨側(cè)稱為尺側(cè)。（5）在下肢上，將脛骨側(cè)稱為脛側(cè)，將腓骨側(cè)稱為腓側(cè)。第二十頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日4.支承面和衣著

立姿時(shí)站立的地面或平臺以及坐姿時(shí)的椅平面應(yīng)是水平的、穩(wěn)固的、不可壓縮的。5.基本測點(diǎn)及測量項(xiàng)目

測點(diǎn)頭部測點(diǎn)（16個(gè)）軀干和四肢部位測點(diǎn)（22個(gè)）測量項(xiàng)目頭部測量項(xiàng)目（12項(xiàng)）軀干和四肢部位測量項(xiàng)目（69項(xiàng)）國際GB3975—83測點(diǎn)、測量項(xiàng)目國際GB5703—85測量方法第二十一頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日

測量項(xiàng)目-立姿（一）第二十二頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)人體測量的數(shù)據(jù)處理由于群體中個(gè)體與個(gè)體存在差異，一般來說某一個(gè)體的測量尺寸不能作為設(shè)計(jì)的依據(jù)，設(shè)計(jì)中所需要的是一個(gè)群體的測量尺寸。通常是通過測量群體中較少量的個(gè)體尺寸，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后而獲得較為精確的所需群體尺寸。雖然人體的尺寸是千變?nèi)f化的，但也有一定的分布規(guī)律，人體尺寸不完全遵循正態(tài)分布規(guī)律，但近似于正態(tài)分布，通?？山柚龖B(tài)分布曲線的概率分配來計(jì)算。以人體測量尺寸為橫坐標(biāo)，將各值出現(xiàn)的頻數(shù)為縱坐標(biāo)，可做出相對頻數(shù)正態(tài)分布曲線圖。第二十三頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日

根據(jù)概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，從而獲得所需群體尺寸的統(tǒng)計(jì)規(guī)律和特征參數(shù)。

按照統(tǒng)計(jì)規(guī)律，任何一個(gè)測量項(xiàng)目（如身高）都有一個(gè)概率分布和累計(jì)概率。累計(jì)概率從0—100%,有若干個(gè)百分比值。

均值方差標(biāo)準(zhǔn)差百分位數(shù)第二十四頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日1.均值

表示樣本的測量數(shù)據(jù)集中地趨向某一個(gè)值，該值稱為平均值，簡稱均值。均值是描述測量數(shù)據(jù)位置特征的值，可用來衡量一定條件下的測量水平和概括的表現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的集中情況。對于有n個(gè)樣本的測量值：x1，x2,...xn，其均值為：第二十五頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日2.方差

描述測量數(shù)據(jù)在中心位置(均值)上波動(dòng)程度差異的值叫均方差，通常稱為方差。

第二十六頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日3.標(biāo)準(zhǔn)差

它是方差的平方根，表明一系列測量值對均值的波動(dòng)情況

小反映正態(tài)分布曲線陡，數(shù)據(jù)集中

大反映正態(tài)分布曲線緩，數(shù)據(jù)分散

第二十七頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日4.百分位數(shù)

人體測量的數(shù)據(jù)常以百分位數(shù)Pk來表示人體尺寸等級，最常用的是以第5%、第50%、第95%三種百分位數(shù)來表示。百分位數(shù)Pk是一種位置指標(biāo)、一個(gè)界值。一個(gè)百分位數(shù)將群體或樣本的全部測量值分成兩部分，有K%的測量值等于和小于它，有（100-K）%大于它。

第二十八頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日P5（第5百分位數(shù)）表示“小”身材，是指有5%的人群身材尺寸小于此值，而有95％的人群身材尺寸大于此值；P50（第50百分位數(shù)）表示“中”身材，是指大于和小于此值的人群身材尺寸各為50％；P95（第95百分位數(shù)）表示“大”身材，是指有95％的人群身材尺寸小于此值，而有5％的人群身材尺寸大于此值。第二十九頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日5.百分率的計(jì)算

在一般的統(tǒng)計(jì)方法中，并不一一羅列出所有百分位數(shù)的數(shù)據(jù)，而往往以均值u和標(biāo)準(zhǔn)差σ來表示。雖然人體尺寸并不完全是正態(tài)分布，但通常仍可使用正態(tài)分布曲線來計(jì)算。因此，在人機(jī)工程學(xué)中可以根據(jù)均值u和標(biāo)準(zhǔn)差σ來計(jì)算:

求某百分位數(shù)值求數(shù)據(jù)所屬的百分率第三十頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日1）求某一百分位數(shù)的人體尺寸

當(dāng)已知某項(xiàng)人體測量尺寸的均值為，標(biāo)準(zhǔn)差為，需要求任一百分位的人體測量尺寸x時(shí)，可用下式計(jì)算：

求1－50％之間的數(shù)據(jù)，式中取“－”號；求50－99％之間的數(shù)據(jù)，式中取“＋”號。

第三十一頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日表1百分位數(shù)與變換系數(shù)k之間的關(guān)系百分比{%}k百分比{%}k12.326800.84251.645901.282101.282951.645500.000992.326第三十二頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日例1：已知某一男性職工人群，其身高尺寸的均值

標(biāo)準(zhǔn)差

求和的人體測量尺寸。第三十三頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日解：已知

求、的人體尺寸第三十四頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日2）求數(shù)據(jù)所屬百分率當(dāng)已知某項(xiàng)人體測量尺寸為，其均值，標(biāo)準(zhǔn)差為時(shí)，需要求該尺寸所處的百分率P時(shí)，可按下列步驟求得：①計(jì)算出正態(tài)分布表中的值②根據(jù)Z查正態(tài)分布表求出概率數(shù)值p③計(jì)算百分率P。P＝0.5+p第三十五頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日例2：若一名男性職工的身高為1700mm，求有百分之多少的男性職工超過他的身高？已知：求：所處的百分率Ｐ解：①計(jì)算ｚ：②查正態(tài)分布表：第三十六頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日表2正態(tài)分布表z0123450.00.10.20.30.00000.03980.07930.11790.00400.04380.08320.12170.00800.04780.08710.12550.01200.05170.09100.12930.01300.05570.09480.13310.01990.05970.09870.1368Z=0.144第三十七頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日③計(jì)算百分率PP=0.5+0.057＝0.557答：身高在1700mm以上的有44.3％，身高在1700mm以下的有55.7％插值計(jì)算第三十八頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日例2：已知某一職工人群，其身高尺寸的均值

標(biāo)準(zhǔn)差若一名職工的身高為1700mm，求有百分之多少的職工超過他的身高？第三十九頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日第三節(jié)常用人體測量數(shù)據(jù)一、我國成年人人體結(jié)構(gòu)尺寸

GB10000－1988是1989年7月開始實(shí)施的《中國成年人人體尺寸》國家標(biāo)準(zhǔn)，適用于工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、軍事工業(yè)及工業(yè)的技術(shù)改造，設(shè)備更新及安全保護(hù)。該標(biāo)準(zhǔn)共提供7類47項(xiàng)人體尺寸基礎(chǔ)人體數(shù)據(jù)，（男性18～60歲，女性18～55歲），并按男、女性別分開列表。第四十頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日1.人體主要尺寸：GB10000－88給出身高、體重、上臂長、前臂長、大腿長、小腿長共六項(xiàng)人體主要尺寸數(shù)據(jù)。2.立姿人體尺寸：該標(biāo)準(zhǔn)提供成年人立姿人體尺寸有眼高、肩高、肘高、等六項(xiàng)人體尺寸數(shù)據(jù)。3.坐姿人體尺寸：標(biāo)準(zhǔn)中的成年人坐姿人體尺寸包括坐高、坐姿眼高、坐姿肩高、坐姿肘高、坐姿大腿厚、坐姿膝高、小腿加足高等共11項(xiàng)。4.人體水平尺寸：（GB10000－88標(biāo)準(zhǔn)中提供），該標(biāo)準(zhǔn)中提供的人體水平尺寸是指胸寬、胸厚、肩寬、等10項(xiàng)。第四十一頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日5.各大區(qū)域人體尺寸的均值和標(biāo)準(zhǔn)差：項(xiàng)目東北、華北西北東南華中華南西南SSSSSS體重/kg男648.2607.6597.7576.9566.9556.8女557.7527.1517.2506.8496.5506.9身高/mm男169356.6168453.7168655.2166956.3165057.1164756.7女158651.8157551.9157550.8156050.7154949.7154653.9？結(jié)合自己的身高，體重，計(jì)算自身所處百分位數(shù)第四十二頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日二、我國成年人人體功能尺寸（動(dòng)態(tài)測量尺寸）1.人在工作位置上的活動(dòng)空間尺度：A、立姿活動(dòng)空間：立姿時(shí)人的活動(dòng)空間不僅取決于身體的尺寸，而且也取決于保持身體平衡的微小平衡動(dòng)作和肌肉松弛、腳的站立平面不變時(shí)，為保持平衡必須限制上身和手臂能達(dá)到的活動(dòng)空間。第四十三頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日圖2-11立姿的活動(dòng)空間第四十四頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日B、坐姿的活動(dòng)空間圖2-12坐姿的活動(dòng)空間第四十五頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日第四十六頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日C、單腿跪姿的活動(dòng)空間圖2-13單腿跪姿的活動(dòng)空間第四十七頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日2.常用的功能尺寸：GB/T13547－92標(biāo)準(zhǔn)提供了我國成年人立、坐、臥、爬、等常用取姿勢功能尺寸數(shù)據(jù)。男性（18——60歲）女性（18——55歲）參數(shù)立姿雙手上舉高197121082245184519682089坐姿雙手上舉高124913391426117312511328表2上肢功能尺寸表（單位：mm）第四十八頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日第四節(jié)人體各部分結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算一、由身高計(jì)算各部分尺寸第四十九頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日二、由體重計(jì)算體積和表面積

1.人體體積的計(jì)算：

2.人體表面積的計(jì)算：

（K=72.46中國人）其中：V—體積（L）；W—體重（kg）；H—身高（cm）；S—表面積（m2）第五十頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日3.由身高、體重、體積計(jì)算生物力學(xué)參數(shù)

手掌長L1＝0.109H手掌體積V1＝0.0056V手掌中心位置O1＝0.506L1手掌重量W1＝0.006W第五十一頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日第五節(jié)人體測量數(shù)據(jù)的應(yīng)用一、人體尺寸的應(yīng)用原則1.通常設(shè)計(jì)原則：必須符合90%以上的人適用（即5%-95%）之間的數(shù)據(jù)。有時(shí)當(dāng)身體尺寸超出界限以外會(huì)危害其健康，可擴(kuò)大至（1%-99%），如：緊急出口P99，緊急制動(dòng)桿的距離P1。第五十二頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日2.極限設(shè)計(jì)原則：設(shè)計(jì)最大尺寸應(yīng)考慮人體尺寸的低百分位，如椅子高，P5。設(shè)計(jì)最小尺寸應(yīng)考慮人體尺寸的高百分位，如門高，P95。3.可調(diào)原則：設(shè)計(jì)時(shí)優(yōu)先選擇可調(diào)結(jié)構(gòu)，可調(diào)范圍5%-95%。4.平均尺寸原則：設(shè)計(jì)時(shí)以P50為依據(jù)，如門鈴第五十三頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期日二、主要人體尺寸數(shù)據(jù)的應(yīng)用例如：1.身高尺寸，用于確定通道和門的最小高度（考慮盡可能適應(yīng)100%的人）；2.立姿眼高，用于確定劇院、禮堂、會(huì)議室等處的視線，用于布置廣告或展品及隔斷高度（適應(yīng)90%以上的人，特殊情況如隔斷應(yīng)95%以上）；第五十四頁，共六十一頁，編輯于2