體育運動專業(yè)主場比賽管理信息系統(tǒng)分析模型的設(shè)計

文/ 劉雅楠

◆主場比賽對職業(yè)運動隊來說是十分有利的，并且這是一個有待研究的重要問題。主場優(yōu)勢的概念是由球隊在主場比賽中獲得的得分與賽季末獲得的總得分之比來確定的，當(dāng)該比例超過50%時，才能討論主場優(yōu)勢所帶來的利益。設(shè)計主場比賽管理系統(tǒng)的目的是展示如何計算賽事中主場優(yōu)勢。以足球比賽為例，通過主場比賽管理信息系統(tǒng)對1987年至2017年30個賽季共計18055場比賽進(jìn)行分析，結(jié)果顯示主場比賽球隊得分超過50%，且主隊的平均優(yōu)勢為61.4±2.95%，充分體現(xiàn)了球隊的主場優(yōu)勢。

◆ 體育運動專業(yè)；主場比賽信息管理系統(tǒng)；主場優(yōu)勢；足球

當(dāng)今社會，統(tǒng)計學(xué)技術(shù)在生活的各個領(lǐng)域中已經(jīng)廣泛使用，尤其應(yīng)用在體育比賽過程的評估中。在我國，許多專業(yè)運動部門無法準(zhǔn)確預(yù)測體育比賽結(jié)果，導(dǎo)致球隊喪失對比賽正確的判斷。因此，研究體育比賽績效分析的新方法成為了運動部門的重點。從本質(zhì)上講，就是在運動競賽之前收集運動員的各種比賽數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析研究，為運動員制定最佳的比賽策略。設(shè)計主場比賽管理信息系統(tǒng)的目的是為了方便運動員和教練快速準(zhǔn)確的計算出體育比賽的主場優(yōu)勢，以便為運動員的職業(yè)生涯發(fā)展起到指導(dǎo)作用[1]孫超.信息技術(shù)在學(xué)校體育工作中應(yīng)用的研究現(xiàn)狀與特征[J].哈爾濱體育學(xué)院學(xué)報,2018,36(04):70-75.[2]陳一曦,耿銘閣,林向陽.青少年體育俱樂部標(biāo)準(zhǔn)化管理體系構(gòu)建研究[J].福建師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2018,34(05):101-108.。

以足球為例，主場優(yōu)勢是決定足球比賽結(jié)果的重要因素。近年來，主場優(yōu)勢已然成為了足球運動員，技術(shù)團(tuán)隊，球迷和媒體組織茶余飯后討論的熱點話題。自1866年首次比賽規(guī)定了今天的一些足球規(guī)則以來，就已經(jīng)開始探索研究主場優(yōu)勢。主場優(yōu)勢的影響因素表現(xiàn)為：(1)觀看比賽的觀眾所產(chǎn)生的人群參與效應(yīng)會對主場優(yōu)勢產(chǎn)生影響；(2)運動場所環(huán)境的變化會對運動員在比賽過程中產(chǎn)生負(fù)面影響。

本文主要針對體育運動專業(yè)主場比賽管理信息系統(tǒng)中所涉及的分析模型進(jìn)行設(shè)計，以足球比賽作為分析模型對象，并通過管理信息系統(tǒng)對運動員的主場優(yōu)勢進(jìn)行準(zhǔn)確的分析。

1 系統(tǒng)設(shè)計

本文主要針對體育運動專業(yè)主場比賽管理信息系統(tǒng)中的分析模型進(jìn)行設(shè)計，以足球比賽數(shù)據(jù)為樣本，規(guī)則定義如下：獲勝隊獲得3分，平分隊獲得1分，失敗隊獲得0分。以1987-2017年共30個賽季18052場比賽作為分析樣本，賽季比賽規(guī)則定義為本球隊與其余聯(lián)賽球隊進(jìn)行兩場比賽，一場為主場，一場為客場[3]楊麟,阿英嘎.“區(qū)塊鏈+體育”的應(yīng)用場域及其運營保障[J].體育學(xué)研究,2020,34(01):27-32.[4]張大為,劉兵.應(yīng)然與實然:VAR系統(tǒng)介入足球比賽判罰的正當(dāng)性考量[J].首都體育學(xué)院學(xué)報,2020,32(01):82-86.。

主場優(yōu)勢的計算方法為球隊在主場比賽中獲得的得分比上賽季末獲得的總得分，當(dāng)比值大于50%時，說明該球隊具有主場優(yōu)勢，且隨著比值的增加，主場優(yōu)勢越來越明顯；當(dāng)比值小于等于50%時，說明該球隊沒有主場優(yōu)勢[5]王慧琳,張婕.競技體育信息情報科技服務(wù)應(yīng)用優(yōu)化方案——以天津市實踐項目為例[J].圖書館理論與實踐,2020(01):78-82.。某足球隊在1987-2017年之間的足球聯(lián)賽中的比賽場次及相應(yīng)的主場優(yōu)勢，如圖1所示。

圖1 不同比賽場次的主場優(yōu)勢

1.1 評級模型設(shè)計

球隊的背景評分計算如下：

1.2 混合貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型

依據(jù)上文的分析模型設(shè)計方法，生成匹配預(yù)測的BN模型，如圖2所示。在該模型中有RD、AD、GH、GA、P四個節(jié)點，各節(jié)點功能如下。

圖2 葉斯網(wǎng)絡(luò)模型

AD：根據(jù)各球隊的等級差異，捕獲球隊的能力差異。在其先前狀態(tài)下，AD可以輸出預(yù)定等級的數(shù)據(jù)驅(qū)動直方圖。

RD：高斯分布的混合體。在其先前狀態(tài)下，RD表示主場和客場評級之間的等級差異，并假定差異呈高斯分布。

GH/GA：代表離散分布。在給定AD的情況下，該分布捕獲以數(shù)據(jù)為驅(qū)動力的柱狀圖，該柱狀圖為每個球隊在主客場的得分情況。

P：表示關(guān)注預(yù)測的離散概率分布，概率分配給1X2分布的三種狀態(tài)。

該模型是將等級差異(RD)轉(zhuǎn)換為預(yù)測(P)，在轉(zhuǎn)換時需要一個輸入節(jié)點和一個潛在節(jié)點，這些節(jié)點是為了評價等級差異(RD)和預(yù)測(P)。在該模型中，等級差異(RD)作為輸入節(jié)點，利用潛在節(jié)點輸出1X2分布的后驗概率，由于潛在節(jié)點未被觀察到，因此等級差異(RD)保持d連接到預(yù)測(P)(“d”表示“定向”連接，即連接路徑)。

在BN模型中，各球隊之間會存在等級差異(RD)和能力差異(AD)。從AD到RD的電弧方向可以使BN模型能夠從數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)每個AD相對應(yīng)的RD值，這樣BN模型生成的AD分布可以最大化RD的觀測值，也就是可以推斷出最有可能的AD分布。各球隊之間比賽提供的數(shù)據(jù)包括有目標(biāo)數(shù)據(jù)，因此該模型可以從節(jié)點Goals Home(GH)和節(jié)點Goals Away(GA)得出預(yù)測(P)，但請注意，預(yù)測(P)并不是真正需要這兩個節(jié)點[6]趙增明.淺析網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)在體育管理中的應(yīng)用和發(fā)展前景[J].體育世界(學(xué)術(shù)版),2018(01):77-78.[7]李靜.智慧型體育場館的構(gòu)建設(shè)想及應(yīng)用分析[J].電腦知識與技術(shù),2019,15(28):272-274.[8]洪偉.高校體育管理信息化建設(shè)研究[J].當(dāng)代體育科技,2019,9(13):107-108.。

1.3 模型樣本分析

以1987-2017年共30個賽季18052場比賽作為分析樣本，分析參賽球隊的主場優(yōu)勢，比賽分布和主場優(yōu)勢的計算結(jié)果，如表1所示。

表1 比賽分布和主場優(yōu)勢的計算結(jié)果

根據(jù)表1中的計算結(jié)果可知，在1987-2017年30個賽季18052場比賽中，參賽球隊的主場優(yōu)勢都超過50%，各賽季主場優(yōu)勢相差不大。1994-1995賽季共進(jìn)行了306場比賽，參賽球隊的主場優(yōu)勢為67.6%，達(dá)到所有賽季的最高值；2005-2006賽季共進(jìn)行了306場比賽，參賽球隊的主場優(yōu)勢為55.3%，為所有賽季最低值。

主場優(yōu)勢被認(rèn)為是影響競技比賽的重要因素，是由許多不同因素影響引起的重要現(xiàn)象，相關(guān)影響因素分析如下。

1.3.1 人群效應(yīng)

人群效應(yīng)是影響主場優(yōu)勢的重要因素之一。人群效應(yīng)可以定義為運動員由于觀眾產(chǎn)生的噪音或歡呼和觀眾的人數(shù)影響了本身在該領(lǐng)域的正常表現(xiàn)。相關(guān)研究表明，觀眾人數(shù)為主隊運動員帶來的主場優(yōu)勢是主要影響因素之一。此外，比賽中有大量觀眾會在心理上影響客隊，這一事實可能會對客隊運動員的表現(xiàn)造成負(fù)面影響。

1.3.2 裁判偏差

裁判偏見也是影響主場優(yōu)勢的重要因素之一。相關(guān)研究表明，當(dāng)裁判員做出有利于主隊的決定時，客隊的犯規(guī)次數(shù)會有所增加。此外，比賽過程中如果出現(xiàn)不利于主隊的判罰，觀眾多以噓聲、起哄等方式表達(dá)不滿情緒，給裁判施加壓力，使裁判做出有利于主隊的判罰。

1.3.3 旅行效果

主場運動員由于不需要遠(yuǎn)赴客場避免了旅途所造成的身心疲勞，有助于形成和保持主隊運動員良好的競技狀態(tài)。旅途因素可能對客隊運動員的表現(xiàn)產(chǎn)生一定影響，但隨著全球交通設(shè)施的快速發(fā)展，客隊運動員在路途中所造成的精力消耗逐漸降低，旅行效果不是影響運動員主場優(yōu)勢的重要因素。

1.3.4 場地熟悉

影響主場優(yōu)勢的另一個因素是對比賽場地的熟悉程度。相關(guān)研究表明，這個因素是可以解釋主場優(yōu)勢的重要因素，在根據(jù)運動員對比賽場地的熟悉程度分析主場優(yōu)勢時，主場運動員會比客隊運動員獲得更多的空間意識，比如先前獲得的風(fēng)、太陽的位置和視覺參考等。

2 結(jié)論

主場優(yōu)勢是我國多年來體育運動領(lǐng)域關(guān)注的重點問題，本文設(shè)計了體育運動專業(yè)主場比賽管理信息系統(tǒng)，并對系統(tǒng)中關(guān)鍵的評級模型和貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，最后以足球隊比賽結(jié)果作為研究樣本進(jìn)行分析計算總結(jié)了影響主場比賽的若干因素。