人体工程学基础-3、人体测量与人体尺寸

　　

第三章 人体测量与人体尺寸

　　

一、人体测量学概说

　　

日常生活和工作中使用的各种设施和空间的大小，除了他们本身的构造要求外，很大程度上与人身体各部分的尺寸及其活动范围相关。日常经验告诉我们，凳子的高低、桌面的大小、房间的宽窄、楼梯的缓陡等等，都会直接影响使用者的舒适、健康、效率，甚至安全。

　　

我们设计一个空间或一项设施时，必需预先了解其使用者身体各部分的尺寸和肢体活动的范围，而获取这些设计参数的途径就是测量。

　　

关于测量人体各种数据的学问就是人体测量学，狭义上，它是确定人的生理几何学、人群形态特征、人体力量值的测量科学和应用技术。广义上，人体测量还可包括人的视力、听力等感官数据和体重、血压等生理数据，乃至人的认知领域的一些因素。

　　

1．人体测量的历史

　　

古时候，人体尺寸往往是度量的规定性因素，足长、指宽、步距等，都曾用作尺度单位。如12世纪时，英格兰王亨利一世规定，1码是从他的鼻尖到他手臂伸直时的拇指的距离。

　　

在中国，《黄帝内经》(约公元前3世纪)中就有涉及人体测量的内容。其中从皇帝与岐伯的对话中可以判断当时得出的结论与今天人体测量的应用原理基本吻合。

　　

黄帝在谈及人体经络的时候，注意到了人个体间的差异，他问岐伯：”夫十二经水者，其有大小、深浅、广狭、远近各不同；五脏六腑之高下、大小、受谷之多少亦不等，相应奈何?”岐伯认为人个体间的差异是可以通过测量来认识的：“若夫八尺之士，皮肉在此，外可度量切循而得之，其死可解剖而视之。其藏之坚脆，腑之大小，谷之多少，脉之长短，血之清浊，气之多少，十二经之多血少气，与其少血多气，与其皆多血气，与其皆少血气，皆有大数。”黄帝对此有疑虑：”夫经脉之大小，血之多少，肤之厚薄，肉之坚脆及腘之大小，可为量度乎?”岐伯回答说：”其可为度量者，取其中度也……”

　　

20世纪以后，为适应工业发展的需要，人们才对人体测量有了新的认识，测量结果随之更多地用到了管理和设计领域。要从庞大而分散的个人和人群中采集数据，需要大量专业人员、测量设备等的投入，对于一般研究者而言这是相当困难的，

　　

1960年代，美国卫生部、教育部和福利部门在全国范围作了一次系统的数据采集，出版了《体重、身高与成人身体尺寸选》。

　　

1962年，中国建筑科学研究院发表了《人体尺度研究》，其中中国人的身高值是参考了250万人的资料、调查统计了25000人所得的数据，人体各部分的尺寸是由实际测量665个不同身高的标准成年人后所求得的平均尺寸。该研究结果的一部分被收录在《建筑设计资料集》里沿用至今。

　　

20世纪80年代末，中国人类工效学标准化技术委员会在国家技术临督局的支持下，在全国范围内开展了人体测量工作，足迹踏遍十多个省市，测量了逾万人，于1988年12月颁布《中国成年人人体尺寸》，于1991年6月颁布《在产品设计中应用人体尺寸百分位数的通则》，又于1992年6月颁布《工作空间人体尺寸》等国家标准。

　　

2．人体测量的种类

　　

人体测量有静态与动态之分。静态人体测量是被测者处于静止状态时所作的测量，动态人体测量是被测者处于运动状态时所作的测量。

　　

3．人体测量的内容

　　

(1)形态测量——人体形态测量是以采集人体各部分的尺寸为目的，它与人体解剖学密切相关。

　　

(2)生理测量——人体生理测量是以获取人体各项生理指标为目的，它与人类生理学直接相关。

　　

(3)运动测量——人体运动测量是以了解人肢体的活动范围为目的，它与劳动内容和过程相关。

　　

二、人体测量的方法

　　

1．测量姿势

　　

为使测量结果有可比性，作静态测量时，被测者必须保持一定的标准姿势，最常采用的姿势是立姿和坐姿。

　　

2．基准面与基准轴

　　

人体测量的基准面有矢状面冠状面、水平面。这三个面的相互位置关系由相互垂直的三个轴一一铅锤轴(Z)、纵轴(X)、横轴(Y)——确定。

　　

3．方位与方向 4 ．测点

　　

　　

5.测量方法

　　

人体测量的方法有两种：接触测量和非接触测量。

　　

接触测量即传统的手工测量。手工测量的工具主要有软尺、测距仪、角度计、截面测量仪等。手工测量的优点是设备简单，缺点是测量速度慢且易受人的主观因素的影响。

　　

非接触测量是应用计算机和其他复杂设备的测量，可较快获取大量数据。常见的有：穿透式图像重建系统(对人体有害）、投影式图像重建系统、反射测距技术、三角测量技术、莫尔条纹法、四步移相干涉相位测量法、TC之分层轮廓测量法等。

　　

6.测量精度

　　

测量值的读数精度，线性测量项目为1mm，体重为0.5 kg。

　　

三、人体测量的项目

　　

测量项目是按照实际需要设定的，不同用途所要求的测量项目不尽相同。常用测量项目可归纳为立姿、坐姿、头部、手足四个方面。

　　

1 ．立姿测量项目

　　

2 ．坐姿测量项目

　　

3 ．头部测量项目

　　

4 ．手足测量项目

　　

　　

四、人体数据的处理

　　

1 ．数据的特征

　　

一项产品或一个环境，可以是为个别人或小部分人专门设计、营造的——即所谓“量身定做”，但更多的情况是，设计师的工作是为”群众”提供专业知识服务。所以，他所采用的设计参数应当符合大多数人的身体特征。

　　

人体测量学采用统计方法处理测量结果。静态人体测量的各组数据大多符合统计规律，即测量值呈正态分布。

　　

处理人体测量数据时，应考虑样本的大小。样本越大，统计结果越准确、有效。当然，在实际工作中，样本的大小是视具体情况而定的。

　　

2．满足度与百分位

　　

为“群众”所做的设计不可能满足其所有各种尺寸的人的使用要求，一般只能按一部分人的人体数据来设计，这部分人占测量样本总体的百分比叫做满足度，也称适应域。

　　

例如某项设计对身高的考虑是满足测量样本总体的90%，则该设计的满足度为90%，余下的10%的人就不能满足。这余下的10%中包括5%更高的人和5%更矮的人。

　　

3 ．数据的修正

　　

某些测量标准所要求的测量条件与实际情况有出入，例如《中国成年人人体尺寸》的数据均为裸体测量值，设计时采用这样的数据，应当考虑人穿鞋引起的身高变化和着衣引起的围度变化。

　　

五、人体尺寸

　　

1 ．人体尺寸的分类

　　

人体尺寸是人体所占的三维空间的大小，它包括人的身高、肩宽、身体厚度、四肢长短等一系列数据。

　　

人体尺寸有两类。一类是构造尺寸，也叫做静态尺寸；一类是功能尺寸，也叫做动态尺寸。人体构造尺寸主要用于与人体直接接触的设施或装备的设计，例如家具、服装、手动工具等。人体功能尺寸是人肢体活动范围的大小。人体功能尺寸主要用于与人体活动相关的设施与空间的设计，例如工作面的大小、房间的宽窄等。

　　

功能尺寸的用途较构造尺寸的用途广泛。因为运动是人体的常态——即便在睡觉时，人仍会有翻身的动作——而人在运动时其肢体的活动范围完全不同于其构造尺寸。因此，设计某一具体设施或某一具体环境时，仅考虑人体的构造尺寸是不够的，应该更多地考虑人肢体的活动范围，甚至还应考虑具体服务对象的运动能力。

　　

2 ．人体尺寸的差异

　　

人体尺寸随种族、性别、年龄、职业、生活状态的不同而在个体与个体之间、群体与群体之间存在差异。

　　

1）种族差异 2）地区差异 3）世代差异 4）年龄差异

　　

5）性别差异 6）职业差异 7）测量差异

　　

3 ． 人体的比例关系

　　

成年人的各个人体尺寸之间存在一定的比例关系，了解这个比例关系，可以简化人体测量的过程。只要量出身高，就可推算出人体其他部分大致尺寸。

　　

4．常用人体构造尺寸

　　

环境设计常用的人体构造尺寸有23个，其中最有用的数据有10项。分别是：

　　 项目

　　 （单位毫米）

　　 男

　　 女

　　 身高

　　 1678

　　 1570

　　 膝腘高度（小腿加足）

　　 413

　　 382

　　 坐深

　　 457

　　 433

　　 臀膝深

　　 554

　　 529

　　 坐高

　　 908

　　 855

　　 大腿厚

　　 130

　　 130

　　 臀宽

　　 857

　　 900

　　 两肘宽

　　 422

　　 400

　　 膝盖高度（坐姿）

　　 493

　　 458

　　 体重（KG)

　　 59

　　 52

　　

5．人体活动常规尺度

　　

1）人体的基本动作尺度

　　

2）人体活动的空间尺度

　　

3）生活起居的空间尺度

　　

4）取存动作的空间尺度

　　

5）厨房操作的空间尺度

　　

6）厕浴活动的空间尺度

　　

6．儿童人体构造尺寸

　　

中国曾长期缺乏本国儿童的人体资料。进来，中国自然科学基金曾资助了一次对上海徐汇区的中班和大班幼儿园的儿童的人体测量。