全球定位系統(tǒng)在七人制橄欖球內(nèi)部負(fù)荷監(jiān)控中的應(yīng)用

摘要：本研究通過分析七人制橄欖球項目及比賽特點，基于全球定位系統(tǒng)（GPS）在七人制橄欖球運動中的應(yīng)用現(xiàn)狀，結(jié)合內(nèi)部負(fù)荷監(jiān)控內(nèi)容，分析心率、跑動速度、相對距離、速度變化率和每分鐘球員負(fù)荷等指標(biāo)內(nèi)容，旨在為教練員和科研人員提供數(shù)據(jù)參考；同時結(jié)合GPS技術(shù)與外部負(fù)荷指標(biāo)、生理生化指標(biāo)等內(nèi)容，以豐富訓(xùn)練監(jiān)控體系，完善運動員個性化訓(xùn)練方案，在降低運動員損傷風(fēng)險、提高運動表現(xiàn)等方面提供幫助。

關(guān)鍵詞：全球定位系統(tǒng)" 七人制橄欖球" 內(nèi)部負(fù)荷

中圖分類號：G804 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8902-（2024）-24-079-3-JF

七人制橄欖球運動起源于英格蘭，比賽人數(shù)為7人，同時沿用15人制橄欖球項目的比賽規(guī)則與場地，于2016年成為里約奧運會項目。由于高強(qiáng)度的身體對抗及項目需求，導(dǎo)致該項目需要具備其他球類項目運動員的重復(fù)沖刺能力，又需要搏擊、格斗類的身體對抗能力，這對運動員的靈敏、速度、耐力、力量等素質(zhì)提出很高的要求。本研究基于全球定位系統(tǒng)在七人制橄欖球項目中的應(yīng)用，通過訓(xùn)練監(jiān)控中內(nèi)部負(fù)荷的特點，分析全球定位系統(tǒng)中內(nèi)部負(fù)荷常用指標(biāo)的定義、意義及實踐應(yīng)用，目的在于幫助教練員及科研人員豐富日常訓(xùn)練監(jiān)控體系，針對負(fù)荷變化設(shè)計個性化訓(xùn)練方案，同時為運動員降低損傷風(fēng)險、提高運動表現(xiàn)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

1、七人制橄欖球項目素質(zhì)及比賽特征

從形態(tài)學(xué)特征分析，七人制橄欖球項目運動員不同位置間的形態(tài)差異較小，國際級男子運動員身高在179—185cm，體重在86.0—97.7kg，體脂百分比在11.3%—12.1%。國際級女子運動員身高在166—169cm，體重在65.8—70.0kg，體脂百分比在19.3%—21.5%。而我國男子運動員身高、體重與國外優(yōu)秀運動員差異不大，但體脂百分比高于國外優(yōu)秀運動員。根據(jù)比賽分析，國際級男子運動員跑動距離為1402—1715m，跑動強(qiáng)度為96—120m/min；女子運動員跑動距離為1468—1642m，跑動強(qiáng)度為95—103m/min，兩者無顯著差異。但在對我國女子七人制橄欖球運動員比賽負(fù)荷分析中發(fā)現(xiàn)，我國女子橄欖球運動員賽中跑動距離為1191.67±162.46m，與國際級女子橄欖球運動員存在一定差異，同時分析結(jié)果也受限于設(shè)備型號、對手強(qiáng)弱、位置特征等因素影響。我國某省女子橄欖球運動員賽后運動員血乳酸結(jié)果為12.46±3.81mmol/L，且前后鋒運動員有明顯差異；世界優(yōu)秀男子運動員七人制橄欖球賽后血乳酸平均值為11.7±3.7mmol/L，表明該項目雖然比賽時間長，但仍以糖酵解系統(tǒng)供能為主。

2、全球定位系統(tǒng)技術(shù)概述

全球定位系統(tǒng)（GPS）是以訓(xùn)練內(nèi)容監(jiān)控為導(dǎo)向，可根據(jù)教練員不同階段任務(wù)需求，針對性選取訓(xùn)練指標(biāo)并分析運動員內(nèi)部及外部負(fù)荷，評判當(dāng)前運動員訓(xùn)練狀態(tài)及訓(xùn)練效果，監(jiān)控運動員神經(jīng)肌肉疲勞程度，為下一階段訓(xùn)練提供數(shù)據(jù)支撐的智能化可穿戴設(shè)備。全球定位系統(tǒng)由衛(wèi)星、接收系統(tǒng)、地面信號裝置構(gòu)成，其工作原理即根據(jù)衛(wèi)星實時位置作為起點數(shù)據(jù)，采用空間距離后方交匯的方法，確定待測點的位置。它不僅可以提供坐標(biāo)顯示，還可以展示跑步距離、跑步速度、左右變向次數(shù)、加速減速速度等一系列數(shù)據(jù)。

GPS技術(shù)通過衛(wèi)星信號的多普勒效應(yīng)測量球員的速度和位置變化，提供了精確的運動數(shù)據(jù)，這對于分析球員的表現(xiàn)至關(guān)重要。針對于心率等負(fù)荷識別，可對過高負(fù)荷或疲勞恢復(fù)能力進(jìn)行評估，從而采取預(yù)防措施減少受傷風(fēng)險。GPS技術(shù)最初用于測量基本的運動需求，如覆蓋的距離、速度和加速度/減速度，但如今已經(jīng)發(fā)展到可以捕捉碰撞和搶斷、運動員負(fù)荷和代謝功率等。

針對于全球定位系統(tǒng)監(jiān)控指標(biāo)的信效度檢驗結(jié)果，目前大多學(xué)者認(rèn)為全球定位系統(tǒng)在速度監(jiān)控中存在一定的誤差，測量準(zhǔn)度與速度的快慢呈反比。與此同時，在直線加速及多方向移動的效果檢驗中，高速多方向移動的準(zhǔn)確性低于直線加速。雖然該系統(tǒng)存在一定的誤差，但仍廣泛應(yīng)用于不同團(tuán)隊及個人項目，協(xié)助教練員分析運動員運動表現(xiàn)及負(fù)荷管理。

3、負(fù)荷監(jiān)控概述

運動負(fù)荷是指為獲取所需的訓(xùn)練反應(yīng)所被輸入的變量，由若干不同層次的部分構(gòu)成，包含訓(xùn)練及比賽過程中的身體運動與訓(xùn)練手段及外界心理刺激。第八屆歐洲體育科學(xué)會首次提出外部、內(nèi)部負(fù)荷兩種負(fù)荷結(jié)構(gòu)，截止目前其已大量運用到競技體育當(dāng)中。外部負(fù)荷是指外部的各種因素對人體施加的刺激，依據(jù)訓(xùn)練計劃及比賽內(nèi)容施加給運動員身體活動的物理過程，由數(shù)量及質(zhì)量所決定，因此外部負(fù)荷的測量取決于訓(xùn)練的性質(zhì)，如所受外部阻力、跑步距離等等，通常由訓(xùn)練量來表示。內(nèi)部負(fù)荷是指外界刺激所引起的個體所表現(xiàn)出來的機(jī)能狀況反應(yīng)程度，決定著運動員的訓(xùn)練效果。內(nèi)部負(fù)荷受當(dāng)前身體狀態(tài)所制約，如當(dāng)機(jī)體疲勞時，同樣的負(fù)荷刺激會產(chǎn)生較大的生理反應(yīng)，如心率、血乳酸、心率變異性等，通常由訓(xùn)練強(qiáng)度來表示。

4、全球定位系統(tǒng)在七人制橄欖球內(nèi)部負(fù)荷中的研究

4.1、比賽心率

心率是常見內(nèi)部負(fù)荷監(jiān)控指標(biāo)之一，可以反應(yīng)運動員機(jī)能狀態(tài)、訓(xùn)練適應(yīng)、疲勞恢復(fù)及強(qiáng)度反饋。GPS技術(shù)在心率監(jiān)控中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在運動訓(xùn)練和健康管理領(lǐng)域。雖然GPS本身并不直接測量心率，但它可以與心率監(jiān)測設(shè)備結(jié)合使用，GPS可以追蹤運動者的位置、速度和距離，而心率監(jiān)測設(shè)備可以測量心率。結(jié)合這兩項數(shù)據(jù)，教練和運動員可以更準(zhǔn)確地監(jiān)控運動強(qiáng)度，確保訓(xùn)練在適宜的心率區(qū)間內(nèi)進(jìn)行，有助于預(yù)防過度訓(xùn)練和優(yōu)化恢復(fù)時間，同時確保運動員在訓(xùn)練中獲得最佳刺激。如表1所示，依據(jù)運動強(qiáng)度通常將心率等級分為6個區(qū)間。對全國七人制橄欖球錦標(biāo)賽女子比賽強(qiáng)度整體分析，優(yōu)秀運動員在74.2%的比賽時間內(nèi)心率在80%HRmax以上，下半場大強(qiáng)度心率區(qū)間時間高于上半場；同時在不同位置比較中，后鋒最大心率要高于前鋒。國外應(yīng)用全球定位系統(tǒng)對男子、女子橄欖球比賽進(jìn)行監(jiān)控發(fā)現(xiàn)，男子上下半場心率區(qū)間分別為86.6%±2.0%HRmax、88.6%±3.0%HRmax，而女子運動員則略低于男子運動員，但無顯著差異。通過對比國內(nèi)外優(yōu)秀女子運動員發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)運動員處于最大強(qiáng)度心率區(qū)間的時間低于國外運動員且具有顯著性差異。從數(shù)據(jù)得知，通過心率監(jiān)控運動員比賽及訓(xùn)練強(qiáng)度已被廣泛應(yīng)用于橄欖球項目，并且可以客觀反映出運動員在場上的疲勞情況及負(fù)荷強(qiáng)度，為教練員的訓(xùn)練計劃設(shè)計提供數(shù)據(jù)參考，從而最大程度提高運動員的競技表現(xiàn)。

4.2、跑動速度

七人制橄欖球是一項同場對抗類項目，包含激烈的碰撞對抗、變向、加速及步行等生理活動方式，通常應(yīng)用時間—運動分析來量化運動員在比賽及訓(xùn)練中的內(nèi)部負(fù)荷及運動模式。

在七人制橄欖球項目比賽中，全球定位系統(tǒng)提供了六種范圍的速度區(qū)間以便于分析不同的強(qiáng)度負(fù)荷，如表2所示。區(qū)域1表示最低的運動速度及最低的生理消耗，在橄欖球比賽中，高強(qiáng)度跑動常對應(yīng)的閾值為5m/s及以上，而區(qū)域6則代表最高運動強(qiáng)度。分析國外高水平橄欖球運動員5場比賽后發(fā)現(xiàn)，后衛(wèi)及前鋒兩類運動員在比賽區(qū)間的總距離無顯著性差異，由于不同位置的比賽任務(wù)不同，后衛(wèi)比賽期間的最高跑步速度及平均速度均高于前鋒，同時后衛(wèi)在區(qū)域6的時間—運動分析中的沖刺次數(shù)、沖刺總時長、沖刺總距離顯著高于前鋒。同時，由于疲勞的增加，同一運動員下半場的比賽負(fù)荷強(qiáng)度低于上半場，其表現(xiàn)在最大速度降低、加速跑能力下降、高速跑動的距離減少等方面。

在一項針對高水平七人制橄欖球項目女子運動員五場比賽跑動分析中發(fā)現(xiàn)，球員在全場跑動過程中，62.9%的時間分布在區(qū)間1—2，28%的時間分布在區(qū)域3—4，9.1%的時間分布在區(qū)間5—6。同時該研究發(fā)現(xiàn)運動員在比賽中的工作休息比為1∶0.4，即每跑步1分鐘就會有0.4分鐘的低強(qiáng)度活動，數(shù)據(jù)結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于15人制橄欖球運動，這表明七人制橄欖球項目與15人制橄欖球項目相比，具備更高的跑步要求。不同水平、性別的運動員也存在差異，在比賽中男性運動員相比女性運動員覆蓋了更大的相對距離，更高的速度（超過12.6km/h和18.0km/h的距離）以及更大的最大速度。同時在整場比賽中男性運動員高強(qiáng)度跑動距離為190.3m，女性運動員為129.9m，國際級高水平運動員賽中最大速度為29.5km/h，而省/州級運動員賽中最大速度為25.3km/h。GPS技術(shù)通過衛(wèi)星信號的多普勒效應(yīng)測量球員的速度和位置變化，提供了精確的運動數(shù)據(jù)，這對于分析球員的表現(xiàn)至關(guān)重要。同時通過比較后衛(wèi)和前鋒的運動數(shù)據(jù)，GPS揭示了不同位置球員在比賽期間的生理需求差異，這對于制定針對性的訓(xùn)練計劃和戰(zhàn)術(shù)安排提供了借鑒。

4.3、相對距離

相對距離（m/min）是指每分鐘內(nèi)運動員所覆蓋的距離，反映了運動員的運動強(qiáng)度和耐力水平，由運動員整場跑動的總距離（m）除以比賽持續(xù)時間（min）。研究發(fā)現(xiàn)，男性和女性運動員在相對距離上存在差異。男性運動員的相對距離范圍為78.6—121.4m/min，而女性運動員的相對距離范圍為85.8—116.0m/min，男性運動員的相對距離（108.5m/min）顯著高于女性運動員的相對距離（100.3m/min）。除不同性別外，不同水平運動員在比賽中的相對距離也存在差異，國際級高水平運動員每場比賽相對距離為78.6—121.4m/min，省/州級運動員每場比賽相對距離為81.4—112.1m/min，高水平青少年球員每場比賽相對距離為90—112.9m/min。此外，比賽的上半場相對距離也要大于下半場的相對距離。

4.4、速度變化率

速度變化率是運動員在場上加減速的速度變化，即每秒速度的變化量，通常以m/s2來表示，速度變化率的強(qiáng)度如表3所示。加速度反映了運動員在短時間內(nèi)增加速度的能力，通過分析加速度，可以評估運動員的爆發(fā)力和速度耐力。減速度反映了運動員在高速運動中肌肉離心制動及改變方向的能力，這對于需要快速反應(yīng)和敏捷性的橄欖球項目非常重要。運動員加/減速的次數(shù)可以評價運動員場上的外部負(fù)荷，但監(jiān)控加/減速的強(qiáng)度，可以反映運動員在特定運動階段所承受的負(fù)荷。通過監(jiān)控加速度和減速度，教練可以識別運動員是否在進(jìn)行過多的高強(qiáng)度運動，從而及時調(diào)整訓(xùn)練計劃，避免過度負(fù)荷和潛在的損傷。

4.5、每分鐘球員負(fù)荷

每分鐘球員負(fù)荷（player load per minute）是評價運動員在每分鐘比賽中所承受的總負(fù)荷指標(biāo)，它通過收集運動員在訓(xùn)練及比賽中的總距離、速度、加速度、減速度、沖擊次數(shù)和方向變化次數(shù)等指標(biāo)除以比賽或訓(xùn)練時間（分鐘），計算出每分鐘球員負(fù)荷。通過監(jiān)測每分鐘負(fù)荷，教練可以更好地管理球員的訓(xùn)練強(qiáng)度，避免過度訓(xùn)練和減少傷病風(fēng)險；同時教練也可以為不同位置的球員制定個性化的訓(xùn)練計劃，以滿足他們在比賽中的具體需求。

5、結(jié)束語

本研究基于全球定位系統(tǒng)設(shè)備在七人制橄欖球項目的應(yīng)用，通過訓(xùn)練監(jiān)控中的內(nèi)部負(fù)荷特點，分析比賽心率、跑動速度、相對距離、速度變化率、每分鐘球員負(fù)荷五個指標(biāo)的意義及作用。針對這些指標(biāo)的應(yīng)用，教練員可根據(jù)急性負(fù)荷與慢性負(fù)荷的比值來了解運動員當(dāng)前疲勞情況。同時，可結(jié)合外部負(fù)荷如跑步距離、變向次數(shù)、加減速次數(shù)等，或結(jié)合生理生化指標(biāo)、主觀疲勞量表等豐富該項目監(jiān)控體系及內(nèi)容，為制定運動員個性化訓(xùn)練方案與實施系統(tǒng)化的方法來發(fā)展位置特定的訓(xùn)練計劃提供參考。

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作者簡介：王旭（1990-），男，漢族，河北保定人，碩士，講師，研究方向：體能訓(xùn)練；

馬天擇（1990-），男，漢族，河北行唐人，碩士，講師，研究方向：體能訓(xùn)練；

崔月彬（1989-），女，漢族，北京人，本科，一級教師，研究方向：體育與健康。