大學(xué)生足球比賽負(fù)荷特征研究
——基于數(shù)據(jù)級(jí)數(shù)推斷與廣義混合線性模型的分析

王 壘，陳彥龍，黃國(guó)虎，張恒亮，劉鴻優(yōu)

大學(xué)足球是我國(guó)校園足球的重要組成部分，教育部制定的校園足球發(fā)展規(guī)劃中明確提出：支持建設(shè)200支高水平大學(xué)生足球運(yùn)動(dòng)隊(duì)。高水平大學(xué)生足球運(yùn)動(dòng)隊(duì)的建設(shè)必將跟隨現(xiàn)代足球發(fā)展方向，朝著模式化、系統(tǒng)化、綜合化、定量化、手段多樣化和信息化的訓(xùn)練與比賽模式發(fā)展[1]。在國(guó)際前沿的現(xiàn)代化訓(xùn)練與比賽模式中，科學(xué)準(zhǔn)確地量化評(píng)估球員的訓(xùn)練與比賽負(fù)荷已成為核心內(nèi)容之一[2]。足球比賽負(fù)荷能反映足球比賽的體能需求與運(yùn)動(dòng)員的競(jìng)技水平和狀態(tài)，是教練對(duì)運(yùn)動(dòng)員比賽表現(xiàn)分析和評(píng)估的重要內(nèi)容，是訓(xùn)練負(fù)荷的參考基線[2]。準(zhǔn)確地搜集、量化和評(píng)估運(yùn)動(dòng)員的比賽負(fù)荷，能夠?yàn)榻叹殕T規(guī)劃和設(shè)定訓(xùn)練與備戰(zhàn)計(jì)劃提供科學(xué)依據(jù)，進(jìn)而可減少過(guò)度訓(xùn)練、避免傷病，同時(shí)獲得最理想的訓(xùn)練效果[3,4]。

本研究旨在通過(guò)足球運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)分析系統(tǒng)對(duì)全國(guó)青少年校園足球聯(lián)賽大學(xué)男子超級(jí)組中的運(yùn)動(dòng)員比賽負(fù)荷進(jìn)行量化研究，并探討了不同位置運(yùn)動(dòng)員在比賽中的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷特征，以期為大學(xué)生十一人制足球的科學(xué)訓(xùn)練提供理論與實(shí)踐依據(jù)。

1.研究方法

1.1 比賽測(cè)試

1.1.1 研究對(duì)象

本研究選取的研究對(duì)象為華南師范大學(xué)校足球隊(duì)（乙組）的 12 名大學(xué)生運(yùn)動(dòng)員[年齡：（21.6±1.7） 歲，身高（178.8±6.0） cm，體重（68.3±5.0） kg，其中后衛(wèi)6名、中場(chǎng)4名、前鋒2名]。測(cè)試的潛在風(fēng)險(xiǎn)在測(cè)試之前已告知研究對(duì)象，并獲得了研究對(duì)象以及球隊(duì)教練員的口頭同意。

1.1.2 測(cè)試時(shí)間

測(cè)試于2018年4月10日—4月21日完成。共跟蹤測(cè)試了華南師范大學(xué)校足球隊(duì) （乙組）參與的2017/2018賽季全國(guó)青少年校園足球聯(lián)賽（以下簡(jiǎn)稱CUFA）大學(xué)男子超級(jí)組（南區(qū)）決賽階段的8場(chǎng)正式比賽，累計(jì)測(cè)得52組打滿全場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)員的比賽數(shù)據(jù)（后衛(wèi)24組、中場(chǎng)21組、前鋒7組）。為了盡可能地保證測(cè)試的客觀性，測(cè)試人員完全不干涉或更改教練員的比賽計(jì)劃。

1.1.3 測(cè)試工具與變量

足球運(yùn)動(dòng)員的比賽負(fù)荷主要包括外部負(fù)荷和內(nèi)部負(fù)荷兩部分，外部負(fù)荷通過(guò)運(yùn)動(dòng)員在比賽中的跑動(dòng)距離和跑動(dòng)速度指標(biāo)來(lái)量化，而內(nèi)部負(fù)荷主要通過(guò)運(yùn)動(dòng)員在比賽中的心率相關(guān)指標(biāo)來(lái)量化[5]。本研究采取內(nèi)置了UWB定位裝置和心率跟蹤儀的 “簡(jiǎn)極-茵戰(zhàn) K1”（GENGEE INSAIT K1）智能足球運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)分析系統(tǒng)來(lái)采集運(yùn)動(dòng)員在比賽中的跑動(dòng)和心率相關(guān)指標(biāo)。該系統(tǒng)通過(guò)臂環(huán)佩戴于運(yùn)動(dòng)員身上，并不影響運(yùn)動(dòng)員的正常活動(dòng)，且該系統(tǒng)已被前人的研究證實(shí)能夠準(zhǔn)確地采集運(yùn)動(dòng)員在足球比賽中的實(shí)時(shí)心率和實(shí)時(shí)移動(dòng)位置及速度信息[6,7]。在跟蹤測(cè)試的8場(chǎng)比賽中，每名首發(fā)的運(yùn)動(dòng)員都佩戴該系統(tǒng)參賽。每場(chǎng)比賽結(jié)束后，通過(guò)“簡(jiǎn)極-茵戰(zhàn)K1”系統(tǒng)獲取的每名打滿全場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)員的跑動(dòng)和心率相關(guān)變量（表1）都被導(dǎo)入電腦進(jìn)行分析。

1.2 數(shù)據(jù)分析

本研究采用SAS軟件（Studio 3.6版本）對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，運(yùn)用廣義混合線性模型（Proc Glimmix）進(jìn)行泊松模型創(chuàng)建，以球員位置為自變量 （固定效應(yīng)），以每一項(xiàng)跑動(dòng)和心率指標(biāo)的數(shù)值為因變量進(jìn)行18次單獨(dú)建模。所有模型中，球員姓名和比賽場(chǎng)次變量都被添加為隨機(jī)效應(yīng)，以識(shí)別同一球員參加的多場(chǎng)不同比賽，正確處理重復(fù)測(cè)量數(shù)據(jù)。通過(guò)創(chuàng)建的泊松模型估算不同位置球員在比賽中的各項(xiàng)跑動(dòng)與心率指標(biāo)的均值差異。采用數(shù)據(jù)級(jí)數(shù)推斷法（Magnitude-based Inference）的非臨床推斷方法對(duì)模型結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)推斷，均值差異被轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)化效應(yīng)值（ES值）。對(duì)ES值的大小進(jìn)行以下劃分：ES值＜0.2為微小無(wú)意義差異，ES值0.2～0.6為小程度差異，ES值0.6～1.2為中等程度差異，ES值1.2～2.0為大程度差異，ES值＞2.0為非常大程度差異。當(dāng)ES值的90%置信區(qū)間不同時(shí)包含-0.2和0.2時(shí)，認(rèn)定該差異為清晰的。差異值為清晰的正值、負(fù)值或微小無(wú)意義值的可能性的大小做如下界定：＜0.5%為極其不可能，0.5%～5.0%為非常不可能，5.0%～25.0%為很不可能，25.0%～75.0%為可能，75.0%～95.0%為很可能，95.0%～99.5%為非?？赡?，＞99.5%為極其可能[8,9]。

表1 本研究獲取的運(yùn)動(dòng)員比賽負(fù)荷相關(guān)變量Table I Variables of Match Load on Players Obtained in This Study

2 研究結(jié)果

由表2可見(jiàn)，在外部負(fù)荷方面，大學(xué)生足球運(yùn)動(dòng)員在正式的足球比賽中場(chǎng)均跑動(dòng)距離（8 464±822）m，其中，慢速跑跑動(dòng)距離約占39.8%，低速跑跑動(dòng)距離約占30.2%，高強(qiáng)度跑跑動(dòng)距離約占5.1%，場(chǎng)均高強(qiáng)度跑跑動(dòng)次數(shù)（30±14）次；內(nèi)部負(fù)荷方面，球員在比賽中的平均心率為 （160±11）次/分鐘，52%的比賽時(shí)間處于80%最大心率區(qū)間以上，僅有14.5%的比賽時(shí)間處于70%最大心率區(qū)間以下。

表2 大學(xué)生足球運(yùn)動(dòng)員在正式比賽中的外部負(fù)荷和內(nèi)部負(fù)荷數(shù)據(jù)一覽（均值±標(biāo)準(zhǔn)差）Table II Data of External and Internal Load on College Football Players in Official Matches(±s)

表2 大學(xué)生足球運(yùn)動(dòng)員在正式比賽中的外部負(fù)荷和內(nèi)部負(fù)荷數(shù)據(jù)一覽（均值±標(biāo)準(zhǔn)差）Table II Data of External and Internal Load on College Football Players in Official Matches(±s)

所有球員 后衛(wèi) 中場(chǎng) 前鋒跑動(dòng)總距離 /m 8 464±822 8 055±648 8 753±846 8 996±675最大跑動(dòng)速度 /m·s-1 8.1±0.8 8.1±0.8 8.0±0.7 8.6±0.7最大運(yùn)球跑動(dòng)速度 /m·s-1 7.1±1.1 6.8±1.2 7.3±0.9 7.5±1.3高強(qiáng)度跑跑動(dòng)距離 /m 430±226 374±182 433±221 612±305高強(qiáng)度跑次數(shù) /次 30±14 26±12 30±14 39±17高強(qiáng)度跑平均間歇時(shí)間 /min 4.4±4.4 5.0±5.2 4.3±4.1 2.6±1.2步行移動(dòng)距離 /m 1 099±330 1 085±306 1 090±356 1 175±369慢速跑跑動(dòng)距離 /m 3 367±498 3 249±440 3 354±465 3 811±599低速跑跑動(dòng)距離 /m 2 557±488 2 477±361 2 743±583 2 272±391中速跑跑動(dòng)距離 /m 1 011±335 870±227 1 134±321 1 126±515高速跑跑動(dòng)距離 /m 334±177 289±140 344±172 460±261沖刺跑跑動(dòng)距離 /m 96±68 85±63 89±65 152±72平均心率 /次·min-1 160±11 155±13 164±8 160±6高強(qiáng)度心率區(qū)間占比 /% 9±11 7±12 12±11 8±6中高強(qiáng)度心率區(qū)間占比 /% 43±18 32±17 53±13 50±12中等強(qiáng)度心率區(qū)間占比 /% 34±15 39±14 28±15 32±8中低強(qiáng)度心率區(qū)間占比 /% 12±13 18±16 7±6 9±5低強(qiáng)度心率區(qū)間占比 /% 2.5±5.0 4.1±6.8 1.3±2.2 0.7±0.9

圖1展示了廣義混合線性模型估算出的各不同位置球員各項(xiàng)比賽負(fù)荷的差異性，結(jié)果顯示：后衛(wèi)球員的跑動(dòng)總距離大程度地低于中場(chǎng)（ES=1.2，可能性＞95%）和前鋒（ES=1.4，可能性 ＞95%），而高強(qiáng)度跑平均間歇時(shí)間則中等程度地高于中場(chǎng)（ES=0.6，可能性 ＞75%）和前鋒（ES=0.9，可能性 ＞75%），后衛(wèi)球員在比賽處于中高強(qiáng)度心率區(qū)間的時(shí)間比例中等程度的低于中場(chǎng)（ES=1.0，可能性 ＞95%）和前鋒（ES=1.1，可能性＞75%）。前鋒球員在比賽中的最大跑動(dòng)速度（ES=0.7，可能性 ＞75%）、步行距離（ES=0.8，可能性＞75%）、慢速跑跑動(dòng)距離（ES=0.6，可能性＞75%）和中等強(qiáng)度心率區(qū)間占比（ES=0.7，可能性＞75%）皆中等程度的高于中場(chǎng)球員，而低速跑跑動(dòng)距離（ES=0.8，可能性 ＞75%）、平均心率（ES=0.6，可能性 ＞75%）和高強(qiáng)度心率區(qū)間占比（ES=0.6，可能性＞95%）則都中等程度的低于中場(chǎng)球員。

圖1 不同位置球員各項(xiàng)外部和內(nèi)部比賽負(fù)荷指標(biāo)的差異性Figure 1 Differences of External and Internal Game Load Indicators Among Players in Different Positions

3 分析與討論

3.1 比賽負(fù)荷特征

本研究結(jié)果顯示：大學(xué)生運(yùn)動(dòng)員場(chǎng)均跑動(dòng)距離為8 464 m，低強(qiáng)度跑跑動(dòng)距離約占總跑動(dòng)距離的70.0%，高強(qiáng)度跑動(dòng)距離與高強(qiáng)度跑動(dòng)次數(shù)偏低。前人研究結(jié)果顯示，沖刺跑與高強(qiáng)度跑動(dòng)是影響足球比賽結(jié)果的主要跑動(dòng)表現(xiàn)指標(biāo)，高水平跑動(dòng)表現(xiàn)對(duì)頂級(jí)足球比賽更重要[10,11]。2014年世界杯所有參賽運(yùn)動(dòng)員場(chǎng)均跑動(dòng)總距離10 127.38 m，低強(qiáng)度跑動(dòng)距離約占58.8%，高強(qiáng)度跑跑動(dòng)距離約占總跑動(dòng)距離的25.3%[12]；亞洲球隊(duì)球員場(chǎng)均跑動(dòng)總距離9 455.17 m，其中低強(qiáng)度跑跑動(dòng)距離約占56.7%，高強(qiáng)度跑跑動(dòng)距離約占26.6%[13]。由此可見(jiàn)中國(guó)大學(xué)生足球比賽球員高強(qiáng)度跑動(dòng)水平與世界高水平球員差距甚遠(yuǎn)。中國(guó)足球超級(jí)聯(lián)賽球員場(chǎng)均跑動(dòng)距離10 947.5 m，其中高強(qiáng)度跑動(dòng)距離約占4.5%[11]。中國(guó)女子足球運(yùn)動(dòng)員總體比賽跑動(dòng)特征為：總跑動(dòng)距離為8 838 m，其中沖刺跑跑動(dòng)距離約占2%，高速跑跑動(dòng)距離約占5%[14]。大學(xué)生足球比賽高強(qiáng)度跑動(dòng)與國(guó)內(nèi)高水平比賽相似，但低強(qiáng)度跑動(dòng)較多。綜合以上討論，說(shuō)明中國(guó)大學(xué)生足球比賽跑動(dòng)距離較少，且強(qiáng)度與國(guó)內(nèi)高水平比賽相差較大。

范運(yùn)祥，荊光輝構(gòu)建了比賽心率模型，將心率劃分為4個(gè)等級(jí)和8個(gè)小等級(jí)，與本文使用的數(shù)據(jù)變量相似[15]。Dellal等分析了有關(guān)足球比賽心率的研究成果，發(fā)現(xiàn)足球比賽中運(yùn)動(dòng)員平均心率為160～180次/分鐘，在80%～87%最大心率之間[16]；趙剛和張英成在同場(chǎng)對(duì)抗球類項(xiàng)目比賽心率特征研究中得出，足球比賽平均心率為160.2次/分鐘[17]；陳超等在中國(guó)國(guó)家女子足球隊(duì)運(yùn)動(dòng)員比賽心率特征研究中得出，球員在比賽中的平均心率為167.5次/分鐘，72.4%的比賽時(shí)間中心率超過(guò)85%個(gè)人最大心率，5.2%的比賽時(shí)間中心率低于75%個(gè)人最大心率[18]。上述研究與本研究結(jié)果一致，說(shuō)明足球比賽中的運(yùn)動(dòng)員平均心率相似，但高水平運(yùn)動(dòng)員比大學(xué)生在比賽中更多地處于高強(qiáng)度心率區(qū)間。

3.2 不同位置球員比賽負(fù)荷特征

在足球比賽中，不同的場(chǎng)上位置對(duì)球員會(huì)有不同的技戰(zhàn)術(shù)需求[19]，從而會(huì)體現(xiàn)出不同的比賽負(fù)荷特征。前人研究結(jié)果顯示，第19屆世界杯決賽階段中場(chǎng)球員在跑動(dòng)總距離上顯著高于前鋒球員和后衛(wèi)球員，而前鋒球員和后衛(wèi)球員則沒(méi)有顯著性差異[20]。第20屆世界杯決賽階段中場(chǎng)球員的中、高強(qiáng)度跑跑動(dòng)距離和跑動(dòng)總距離要顯著高于前鋒球員與后衛(wèi)球員[12]。中國(guó)國(guó)家男子足球隊(duì)在比賽中，后衛(wèi)在低速跑跑動(dòng)和總跑動(dòng)距離上均小于前衛(wèi)，前衛(wèi)在高速跑跑動(dòng)距離、低速跑跑動(dòng)距離和跑動(dòng)總距離上比前鋒多[21]。中國(guó)女子足球不同位置運(yùn)動(dòng)員的比賽跑動(dòng)特征為：總跑動(dòng)距離上中前衛(wèi)隊(duì)員＞前鋒隊(duì)員＞后衛(wèi)隊(duì)員；沖刺跑跑動(dòng)距離上中前鋒隊(duì)員＞前衛(wèi)隊(duì)員＞后衛(wèi)隊(duì)員[14]。

本研究與前人研究相似之處在于后衛(wèi)球員的比賽負(fù)荷低，跑動(dòng)總距離與高強(qiáng)度心率區(qū)間占比小于其他位置，高強(qiáng)度跑平均間歇時(shí)間最長(zhǎng)；前鋒球員比賽中大多處于中、低比賽負(fù)荷，比賽中更多處于中等強(qiáng)度心率區(qū)間且低強(qiáng)度跑動(dòng)較多，但沖刺跑最多且擁有最大速度；中場(chǎng)球員比賽負(fù)荷較高，平均心率與高強(qiáng)度心率區(qū)間占比最高，但低速跑最多。這說(shuō)明大學(xué)生足球運(yùn)動(dòng)員在比賽中的體能特征也呈現(xiàn)位置專項(xiàng)化。本研究結(jié)果與前人研究的不同之處是：中場(chǎng)球員雖然在心率強(qiáng)度上高于其他位置，但在高強(qiáng)度跑動(dòng)上沒(méi)有明顯差異，并且中場(chǎng)球員在跑動(dòng)總距離上與前鋒球員無(wú)明顯差異。這說(shuō)明大學(xué)生足球比賽中中場(chǎng)球員在跑動(dòng)能力上較差，體能水平稍低。

4 結(jié)論

不同位置大學(xué)生足球運(yùn)動(dòng)員的比賽負(fù)荷不同，具有位置專項(xiàng)化特征。前鋒球員慢跑、步行與沖刺最多，高強(qiáng)度跑的間歇時(shí)間短，多處于中等強(qiáng)度心率區(qū)間；后衛(wèi)球員高強(qiáng)度跑間歇時(shí)間長(zhǎng)，跑動(dòng)距離少，多處于中等強(qiáng)度心率區(qū)間以下，比賽負(fù)荷最低；中場(chǎng)球員低速跑較多，平均心率較高，高強(qiáng)度心率區(qū)間占比最多。