基于Accelerometer及GPS的中國優秀男子曲棍球運動員比賽負荷的研究

馮 銳, 陳小平, 2, 蔡旭旦, 3

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基于Accelerometer及GPS的中國優秀男子曲棍球運動員比賽負荷的研究

馮 銳1, 陳小平1, 2, 蔡旭旦1, 3

1.寧波大學 體育學院, 浙江 寧波 315211; 2.國家體育總局體育科學研究所, 北京 100061; 3.上海體育學院 體育教育訓練學院, 上海 200438

目的：通過對中國優秀男子曲棍球運動員比賽不同位置Accelerometer及GPS指標進行分析，以期達到對我國曲棍球及集體球類項目比賽的負荷特征更為精準的把控。方法：選取16名遼寧省男子曲棍球運動員的9場關鍵比賽，每場比賽運動員均佩戴Catapult公司研發的Optimeye S5信號接收器對數據進行采集，使用Openfield軟件對部分數據進行實時監測和記錄，賽后編輯數據并進行差異性和相關性分析。結果：比賽平均跑動距離為5 505±2 048 m，加速和減速距離占比為13.2%和7.5%。平均IMA為483±188次，HIE占比為27%。變向尤其左變向次數顯著高于加速和減速次數（<0.01）。前鋒進行爆發式運動的頻率最高且每分鐘HIE及變向次數顯著高于前衛和后衛（<0.05）；后衛每分鐘加速次數最高且顯著高于前衛（<0.05）。各PlayerLoadTM均與跑動距離呈極強相關性（＞0.9，＜0.01）并與IMA和HIE次數呈高度相關性（＞0.7，＜0.01），2D PlayerLoadTM與各指標相關程度最高。結論與建議：需加強我國曲棍球運動員整體跑動負荷量及高強度跑動與爆發式運動能力，重點訓練變向尤其左變向能力。加強前鋒磷酸原系統供能及短距離重復沖刺能力，提高瞬時啟動、急停和急轉等靈敏能力。加強前衛和后衛的有氧系統供能，提高持續跑動能力。重點訓練后衛下肢爆發力，提高瞬時加速進行近身搶斷的能力。PlayerLoadTM和2D PlayerLoadTM均可作為集體球類項目跑動距離和爆發式運動的有效替代指標。PlayerLoadTMSlow更適合實時監測速度小于2 m·s-1的爆發式運動，后衛HIE更適合使用PlayerLoadTMSlow進行實時監測。

曲棍球；集體球類項目；Accelerometer；GPS；IMA；PlayerLoadTM

1 問題的提出

目前對于各類運動形式產生的負荷主要借助內負荷指標 [例如：心率（HR）、主觀疲勞系數（RPE）及血乳酸等] 進行分析[11,22,34]，而這些生理指標的測定具有延遲性以及有創性（血乳酸等）[36]，因此,單純借助這些內負荷指標并不能達到全面和客觀監測運動負荷的目的。

對球類運動員跑動等外負荷的科學監控經歷了攝像捕捉技術（Time Motion Analysis, TMA）到GPS全球定位系統的發展，實現了信息快速及時的反饋。當前隨著微動作捕捉設備不斷的發展，例如由GPS系統、加速度計、陀螺儀及磁力計共同組成的三軸慣性加速度傳感器（Accelerometer）進一步推動了運動監控向實時性和精細化的發展[26,33]。Accelerometer改進了傳統GPS技術受限于環境和場地，在偏遠山區及室內信號接收差，容易出現定位偏差，無法精準監測比賽或訓練的缺陷[30]?；贏ccelerometer衍生的慣性動作分析（Inertial Movement Analysis, IMA）及運動員負荷（PlayerLoadTM）則是國外近幾年對集體球類項目外負荷特征深入分析的兩個重要的新指標[23,27]。根據卡爾曼濾波算法，結合原始加速計、陀螺儀和磁力計來創建非重力加速向量，通過計算其大小和方向，將此定義為IMA活動，表示為即時一步動作范圍內的動作擷?。ɡ纾核矔r的加速活動）[15]。IMA彌補了GPS只能對運動員位移變化（低速跑動、高速跑動及沖刺等持續跑動）進行監測，而無法監測運動中產生大量能量消耗且對體能影響更為深刻的加速、減速及變向等爆發式運動。PlayerLoadTM是根據Accelerometer所專門制定的一類人體運動負荷，能對比賽中各類運動形式所產生的外負荷進行精確的量化來達到科學監控的目的。相比內負荷監測，由三維軸加速數據計算出的合力向量值獲得的數據更具精確性[8]，從而能夠更加客觀且全面地反映運動員的身體狀態，更好地預防損傷和過度訓練。另外，PlayerLoadTM能實現對負荷的實時監測，從而助于教練員在比賽和訓練中更好地把控每位運動員的疲勞情況并及時進行球員輪換或負荷調整。

目前，國外已有對Accelerometer設備精確性以及與相關指標信效度的研究[21,24,32,35]，針對不同項目的研究主要集中于足球、手球及橄欖球等項目，例如Russell等[31]探究了職業男子足球賽上、下半場加速及減速能力的變化規律；Wik等[38]研究了挪威國家女子手球比賽不同位置PlayerLoadTM的差異；Delaney等[12]研究了職業男子橄欖球比賽不同位置加速、減速及持續跑動的特征。國內的研究主要集中于集體球類項目的跑動距離和不同速度段跑動的外負荷及心率等內負荷特征[1,3-6]，缺少基于Accelerometer對集體球類項目比賽監測的相關研究，另外也尚無對各PlayerLoadTM指標與GPS及IMA指標相關性的研究，對于各PlayerLoadTM指標具體能反映的外負荷形式不夠明確。

因此，本研究以中國優秀男子曲棍球運動員為研究對象，使用Accelerometer系統（Optimeye S5,Catapult Innovations, Melbourne, Australia）對比賽進行監測，通過邏輯分析、歸納和總結出我國曲棍球運動和集體球類項目Accelerometer及GPS相關指標的負荷特征和規律，并對其生物學原理進行深入分析，從而進一步彌補我國集體球類項目在Accelerometer監測上的空缺。本研究假設：1）前鋒等進攻球員比賽產生更高頻率的高強度持續跑動及爆發式運動；2）防守球員比賽主要維持低速度段的持續跑動且產生更少的爆發式運動；3）PlayerLoadTM與平均跑動距離呈極強的相關性且相關程度最高，2D PlayerLoadTM與平均IMA次數相關程度最高，PlayerLoadTMSlow與各指標相關程度最低。

2 研究對象與方法

2.1 研究對象

數據采集的對象為遼寧省男子曲棍球隊16名運動員（身高：178.4 ±5.1 cm，體重： 75.6 ±9.6 kg）。遼寧省男子曲棍球隊在2015年全國男子曲棍球錦標賽中取得了第1名的優秀成績。并且在2015—2016年的全國系列比賽中均保持在前兩名的優秀水平。因此，本研究選取的研究對象符合中國優秀男子曲棍球運動員的定義。

比賽選取遼寧省男子曲棍球隊在2016年6月的全國男子冠軍杯賽中的3場關鍵比賽，其中兩場分別為半決賽和決賽。以及2016年11月和2017年1月的全國男子錦標賽的6場主要比賽，同時包括半決賽和決賽。全國男子冠軍杯和錦標賽均是國內男子曲棍球年度比賽中競技水平最高的賽事，代表著我國男子曲棍球運動員的最高水平。

2.2 研究流程

2.2.1 數據采集與監測

遼寧省男子曲棍球隊在3場全國男子冠軍杯賽及6場全國男子錦標賽中，每場比賽均將所有球員按照前鋒、前衛及后衛進行劃分，每位運動員在背部肩胛骨之間使用定制的背心佩戴信號接收裝置(Optimeye S5, Catapult Sports, Australia)，裝置內含100 Hz的三軸加速度傳感器及10 Hz的GPS信號接收裝置，對球員在比賽中的加速、減速、變向及高速跑等Accelerometer及GPS數據進行收集。

比賽中使用Catapult Openfield軟件（Openfield，Catapult Sports，Australia）對不同位置各PlayerLoadTM指標進行實時的監測，并在軟件上記錄運動員的換人及上場時間，以保證采集的都是運動員比賽中的數據。在看臺高處與曲棍球場地中的25碼線平行設置兩臺高速攝像機（HDR-SR12E，Sony，Japan）對比賽全程進行攝制，以便賽后進行錄像回放檢查，確保不出現換人頻率過快和涉及多人交換時的記錄疏漏等情況。

2.2.2 數據處理

每場比賽結束后，將收集完畢的所有信號接收器與電腦連接，使用Catapult Openfield軟件下載運動員的比賽數據并進行編輯。

圖1 IMA指標示意圖

Figure1. Schematic Diagram of IMA Indicators

(據Catapult Sports修改)

如圖1所示，根據窄強度頻帶并結合比賽和訓練中運動員不同強度的加速、減速及變向運動情況將不同強度IMA次數進行劃分，1.5~2.5 m·s-2為低強度，2.5~3.5 m·s-2為中強度，大于3.5 m·s-2為高強度。根據施加的角加速度和特定的定向頻帶來確定IMA方向，以運動員加速度方向為基準，將運動員面朝的正前方為0°，將（-45°~45°）定義為加速；加速度朝向后方（-135°~135°）定義為減速；加速度朝向左側（-135°~-45°）定義為向左變向，加速度朝向右側（45°~135°）定義為向右變向。另外，將所有大于2.5m·s-2的加速、減速及變向的次數定義為High Intensity Events（HIEs）[20]。

PlayerLoadTM表示為“X、Y和Z軸上每個向量加速度瞬時變化率平方之和，再除以100的平方根”（見公式）[20]。PlayerLoadTM包括二維軸PlayerLoadTM和單個軸PlayerLoadTM，即：前后軸（Y軸）PlayerLoadTM，左右軸（X軸）PlayerLoadTM和垂直軸（Z軸）PlayerLoadTM。2D PlayerLoadTM指去除垂直軸，由前后軸及左右軸所產生的PlayerLoadTM，PlayerLoadTMSlow指當速度小于2 m·s-1時的PlayerLoadTM。

注：aY=前后軸加速度；aX=左右軸加速度；aZ=垂直軸加速度

2.2.3 數據分析

使用Excel軟件對所有數據進行編輯整理，并通過使用SPSS Statistics 17.0軟件對比賽前鋒、前衛和后衛的Accelerometer及GPS指標進行差異性和相關性的分析。差異性分析使用配對樣本檢驗，相關性使用皮爾森相關性分析。統計結果以“平均數±標準差”表示，差異性水平設定<0.05為具有顯著性差異，<0.01為具有極顯著性差異，相關性設定≥0.9為極強相關性，0.7≤＜0.9表示具有高度相關性，0.5＜＜0.7表示具有中度相關性，≤0.5表示具有低度相關性。

3 研究結果

3.1 基于Accelerometer及GPS比賽負荷量研究結果

通過表1可以發現中國優秀男子曲棍球運動員每場比賽平均跑動距離為5 505±2 048 m，高速跑距離約占跑動距離的7.3%。研究發現，平均加速與減速距離占平均跑動距離的20.7%，其中，加速距離占13.2%，減速距離占7.5%，均高于高速跑動距離比例。平均IMA和HIE為483±188和131±52次，其中，加速次數顯著低于減速次數（<0.01），變向次數均顯著高于加速和減速次數（<0.01），尤其左變向次數顯著高于加速、減速和右變向次數（<0.01）。研究發現，低強度IMA占總IMA的72.9%，中等強度IMA占19%，剩余8%為高強度IMA，即HIE比例約為27%。平均PlayerLoadTM為488±189，2D PlayerLoadTM和PlayerLoadTMSlow分別約占PlayerLoadTM的60%和30%。

不同位置GPS指標上，前衛和后衛平均跑動距離均顯著高于前鋒（<0.05），前衛和后衛之間沒有顯著性差異；前衛平均高速跑動距離均顯著高于前鋒和后衛（<0.05），前鋒和后衛之間并無顯著性差異。爆發式運動方面，后衛平均IMA次數顯著高于前鋒（<0.05），前衛與后衛和前鋒之間沒有顯著性差異；3個位置在平均HIE次數方面均無顯著性差異；后衛平均加速次數均顯著高于前鋒和前衛（<0.05），并且減速次數顯著高于前鋒（<0.05）而與前衛無顯著性差異，前鋒和前衛在加速與減速次數上均無顯著性差異；前衛平均各變向次數均顯著高于前鋒（<0.05），而與后衛沒有顯著性差異，后衛右變向次數顯著高于前鋒（<0.05），左變向次數上無顯著性差異。各PlayerLoadTM指標上，前衛和后衛均顯著高于前鋒（<0.05），后衛PlayerLoadTMSlow顯著高于前衛（<0.05），PlayerLoadTM和2D PlayerLoadTM上均無顯著性差異。

表1 不同位置GPS及Accelerometer指標統計表

注：HIE，High Intensity Event，大于2.5 m·s-2的加速、減速及變向次數；高速跑動距離，速度大于5.28 m·s-1的跑動距離；AU，arbitrary units（任意單位）；a表示與前鋒數據具有顯著性差異（<0.05）；b表示與前衛數據具有顯著性差異（<0.05）;c表示與減速具有極顯著性差異（<0.01）；d表示與左變向具有極顯著性差異（<0.01）；e表示與右變向具有極顯著性差異（<0.01）。

3.2 基于Accelerometer及GPS比賽不同位置負荷強度研究結果

如表1所示，后衛每分鐘跑動距離均顯著低于前鋒和前衛（<0.05），前鋒和前衛之間沒有顯著性差異；在單位時間高速跑動距離上，其結果與單位時間跑動距離類似，即后衛均顯著低于前鋒和前衛（<0.05），而前鋒和前衛之間無顯著性差異。單位時間爆發式運動方面，前鋒每分鐘IMA次數顯著高于后衛（<0.05）而和前衛之間無顯著性差異，前衛和后衛之間同樣無顯著性差異；每分鐘HIE次數上，前鋒均顯著高于前衛和后衛（<0.05），前衛和后衛之間無顯著性差異；如圖2所示，單位時間具體各IMA指標上，前衛每分鐘加速次數均顯著低于前鋒和后衛（<0.05），前鋒和后衛之間無顯著性差異；前鋒每分鐘減速次數顯著高于后衛（<0.05），前鋒和前衛以及前衛和后衛之間無顯著性差異；后衛每分鐘左變向次數均顯著低于前鋒和前衛（<0.05），前衛同樣顯著低于前鋒（<0.05）；每分鐘右變向次數上，前鋒均顯著高于前衛和后衛（<0.05），前衛和后衛之間無顯著性差異。單位時間各PlayerLoadTM指標上，3個位置每分鐘PlayerLoadTM均無顯著性差異；每分鐘2D PlayerLoadTM和PlayerLoadTMSlow結果相似，即后衛均顯著低于前鋒和前衛（<0.05），前鋒和前衛之間無顯著性差異。

3.3 基于Accelerometer及GPS比賽負荷相關性研究結果

由表2所示，總體上，PlayerLoadTM、2D PlayerLoadTM和PlayerLoadTMSlow均與平均總跑動距離呈極強的相關性（＞0.9，＜0.01，見圖3）且相關程度均高于與其余Accelerometer及GPS指標（＜0.9，＜0.01），另外2D PlayerLoadTM與平均跑動距離的相關程度最高（=0.991，＜0.01）。平均IMA次數均與各PlayerLoadTM指標呈高度相關性（＞0.7，＜0.01），尤其與PlayerLoadTM和2D PlayerLoadTM相關程度更高（＞0.8，＜0.01），其中與2D PlayerLoadTM相關程度最高（=0.830，＜0.01）。各PlayerLoadTM指標與平均HIE次數均呈高度相關性（＞0.7，＜0.01），與IMA次數相關性相似，但相關程度普遍低于與IMA次數。

圖2 不同位置單位時間各IMA指標對比圖

Figure 2. Comparison of IMA Indicators Per Minute in Different Positions

注：a表示與前鋒數據具有顯著性差異（<0.05）；b表示與前衛數據具有顯著性差異（<0.05）。

表2 不同位置Accelerometer及GPS指標與各PlayerLoadTM指標相關性統計表

注：**表示具有極顯著性差異（<0.01）。

不同位置上，除了前衛PlayerLoadTMSlow與平均總跑動距離呈高度相關性（＞0.8，＜0.01），前鋒和后衛各PlayerLoadTM指標均與平均跑動距離呈極強的相關性（＞0.9，＜0.01），其中前鋒各PlayerLoadTM指標與平均跑動距離相關程度均高于前衛和后衛相應指標，并且前鋒2D PlayerLoadTM與平均跑動距離相關程度最高（=0.996，＜0.01）。爆發式運動方面，每個位置平均IMA次數均與各PlayerLoadTM指標呈高度相關性（＞0.7，＜0.01），其中前鋒和前衛相關程度均高于后衛，尤其在PlayerLoadTM和2D PlayerLoadTM指標上（＞0.8，＜0.01），并且前衛平均IMA次數與2D PlayerLoadTM相關程度最高（=0.898，＜0.01）；平均HIE次數上，前鋒和前衛均與各PlayerLoadTM指標均呈高度相關性（＞0.8，＜0.01），后衛僅與PlayerLoadTMSlow呈高度相關性（＞0.7，＜0.01），而與PlayerLoadTM和2D PlayerLoadTM呈中度相關性（＞0.6，＜0.01）。

圖3 總跑動距離和PlayerLoadTM及2D PlayerLoadTM相關性示意圖

Figure 3. Total Distance and Correlation between PlayerLoadTMand 2D PlayerLoadTM

4 分析與討論

4.1 基于Accelerometer及GPS比賽負荷整體特征

中國優秀男子曲棍球運動員每場比賽平均跑動距離為5 505±2 048 m，平均PlayerLoadTM為488±189。平均跑動距離與蔡旭旦[2]針對國內優秀男子曲棍球運動員比賽的研究結果相似（5 788±1 710 m），但每項結果均低于Polglaze等[25]對澳大利亞男子曲棍球隊比賽的研究，尤其體現在總PlayerLoadTM（617±106）上，表明我國男子曲棍球運動員整體跑動能力與世界強隊存在一定差距以及對訓練負荷調整的必要性。2D PlayerLoadTM和PlayerLoadTMSlow分別約占總PlayerLoadTM的60%和30%，結合Hulin等[16]研究發現，PlayerLoadTMSlow與速度小于2 m·s-1的跑動距離之間不存在相關性（=0.26），且曲棍球運動很少涉及肢體碰撞，由此可推測本研究30%的負荷占比可能主要來自速度小于2 m·s-1時的加速、減速及變向等爆發式運動，說明PlayerLoadTMSlow可能更適合監測速度小于2 m·s-1時的爆發式運動，同時說明在低速度段同樣存在一定比例的爆發式運動。

研究發現，比賽平均IMA和HIE次數均低于Holme[17]對優秀手球運動員訓練的研究結果，這可能跟不同項目的特點以及比賽和訓練的時長有關。變向尤其左變向次數顯著高于加速和減速次數。此發現同樣出現在Holme的研究，由此推測，集體球類項目對于爆發式運動中的變向尤其左變向能力的要求更高，訓練中應重點加強球員的變向尤其左變向能力。低強度IMA比例高于Holme的研究，而中高強度比例則相反，更多高強度的運動形式往往成為比賽的關鍵點，表明我國男子曲棍球運動員需加強高強度運動負荷比例，尤其各項高強度爆發式運動。而不同項目同樣占比最高的低強度IMA也說明不應忽視低強度爆發式運動能力的訓練。比賽平均減速距離比例低于Akenhead等[7]對英國職業男子足球隊比賽的研究（加速、減速及高速跑動距離占比：9.8%、8.6%和4.8%），而Dalen等[10]研究發現，挪威職業男子足球隊比賽加速和減速距離占比分別為5.5%和3.6%，且高速跑比例高于本研究（7.7%）。造成差異的原因可能跟運動項目的場地面積以及參賽人數等有關，兩項足球比賽的總跑動距離均高于本研究，使得部分指標占比更小，但不可忽視的是，本研究的結果顯示加速、減速及高速跑動距離均低于國外兩項足球比賽的研究結果，且更低的減速及高速跑距離比例，進一步說明我國男子曲棍球隊需加強高強度身體運動能力以及調整相應訓練負荷比例。

以上研究結果表明，加速、減速及變向等爆發式運動在職業男子曲棍球運動中具有十分重要的研究價值，相比各速度段的持續性跑動，不同強度的爆發式運動均會形成更強烈的瞬時身體緊張度與能量消耗[13]，即便處于低速的跑動中也隨時可能進行高強度的爆發式運動。因此，對于曲棍球運動等間歇性以及重復沖刺的集體球類項目，瞬時地啟動、急停及變向等靈敏能力往往影響著其它高強度運動，且對比賽的局勢產生決定性影響。僅研究速度相關指標忽視了總的能量消耗和身體負荷，無法達到對疲勞的全面監控。因此，也提示曲棍球等集體球類項目除了對運動員有氧供能能力有較強需求外，同樣需要運動員具備較強的無氧供能能力，這提示教練員在訓練中針對不同位置運動員需對有氧及無氧供能系統的訓練比例進行合理分配。

4.2 基于Accelerometer及GPS比賽不同位置負荷特征比較

前鋒每分鐘IMA、HIE及PlayerLoadTM均為最高，且每分鐘IMA顯著高于后衛，每分鐘HIE及變向次數顯著高于前衛和后衛，與Luteberget等[19]對挪威國家女子手球隊的研究結果相似。這可能跟前鋒更為頻繁的輪換以及能夠更為充分的休息，而前衛和后衛更長的上場時間有關。另外，這也跟前鋒位置的特殊性有關，作為主要的進攻位，前鋒必須針對對方防守球員時刻利用靈敏能力創造空間來閃避對方并帶球過人，因此在各個方向上都會產生更為頻繁的瞬時加速、急停及變向，從而也產生了更高的每分鐘PlayerLoadTM。另外，更高的每分鐘HIE進一步說明了前鋒尤其對于高強度加速、減速及變向能力的要求。這提示教練員針對前鋒位置在總體上應以短時間高強度的訓練模式為主。應重點發展其快肌纖維，增加快肌纖維的直徑及其相關酶活性，在能量代謝方面應重點提高其無氧系統供能能力，尤其需提高磷酸原系統的供能能力。磷酸原系統供能能力的強弱直接決定前鋒整場比賽搶斷、傳球、射門及過人等涉及高強度瞬時加速（啟動）、減速（急停）及變向（急轉）等關鍵運動表現能力。均可采用短時間高強度的重復練習，例如短距離重復沖刺（repeated-sprint）的練習等，需注意最大沖刺時間不應超過10 s來最大動員生成ATP的能力，每次沖刺的間歇時間需能滿足ATP、CP的充分恢復，即應長于30 s。另外根據糖酵解系統約30~60 s可達最大供能速率且約可維持約2~3 min，結合比賽中前鋒的運動特點，建議協同發展其糖酵解系統的供能能力，提高最大乳酸能力及乳酸耐受力，可采用高強度間歇訓練（HIIT），需注意間歇時間的設定應使機體處于不完全恢復狀態以此來刺激最大乳酸的生成。

前衛每分鐘HIE顯著低于前鋒，但在每分鐘PlayerLoadTM方面并無顯著性差異。說明前衛較前鋒產生更高頻率的低強度IMA，并更多地維持相對穩定速度的持續跑動，因此總跑動距離顯著高于前鋒。這可能跟前衛的全場跑動面積有關，前衛大部分時間身處比賽中場，既需要銜接前鋒進行進攻，帶球傳接，又必須做好防守，防止對方長傳或后傳，并做好攔截搶斷工作。從中可以看出前衛在比賽中擔任著攻防的雙重任務，這就決定了前衛以持續性跑動為主的運動特征，尤其體現在前衛平均高速跑距離均顯著高于前鋒和后衛，同樣結果出現在Vigh-Larsen等[37]對丹麥職業足球比賽的研究。這也提示教練員針對前衛的訓練應加強其持續跑動能力，考慮前衛更加寬廣的跑動面積和更高的跑動距離以及更低的輪換次數，前衛需進行更高的有氧供能能力的訓練，同時能對持續高速跑產生的乳酸起到代謝作用。具體可采用結合多種持續訓練方法，包括變速持續訓練、法特萊克訓練及勻速持續訓練。另外，前衛每分鐘加速次數均顯著低于前鋒和后衛，這可能是由于比賽中前衛更多需要發揮組織性的作用，協調好前鋒和后衛間的配合，因而一定時間內處于勻速持續跑動的運動狀態所致，結合前衛更高的高速跑距離，同時不應忽視其無氧供能系統的訓練。

后衛平均跑動距離及PlayerLoadTM均為最高，且顯著高于前鋒，與Ramos等[28]對巴西U17和U20女子足球比賽的研究結果一致。推測相對于前鋒和前衛，后衛更多需要進行針對對方前鋒進攻的防守以及協助前衛和前鋒進行有效進攻和攔截，且需要時刻保持持續跑動緊跟前衛和前鋒，以防對方截球進行反攻，另外需要針對比賽中出現的對方截球長傳時的加速反跑，因此形成后衛更高的跑動距離和PlayerLoadTM。研究發現，后衛PlayerLoadTMSlow顯著高于前衛，而IMA及HIE并無顯著性差異，因此推測后衛在速度小于2 m·s-1段產生了更多持續性跑動，并由此形成更高的總跑動距離，同樣體現在后衛高速跑距離顯著低于前衛。另外，后衛每分鐘PlayerLoadTM、IMA及HIE均為最低，且每分鐘IMA和HIE均顯著低于前鋒，結合前鋒每分鐘IMA、HIE及PlayerLoadTM均為最高，且每分鐘HIE顯著高于前衛和后衛，推測每分鐘PlayerLoadTM的差異受球員位置的影響較大。進攻位經常需要帶球過人，從而產生更多的加速、急停及變向，因此產生更高的每分鐘PlayerLoadTM。相反的，防守位更多的需要針對對方進攻球員的運動形式被動的進行相應的調整，因而產生加速、減速及變向的頻率相對更少，相應產生的每分鐘PlayerLoadTM就更低。而本研究發現，后衛每分鐘加速次數最高且顯著高于前衛，說明防守位在爆發式運動中相對表現為更低的每分鐘減速及變向次數，但不包括每分鐘加速次數?？梢酝茰y，這是由于防守位是比賽防守的重點，尤其需要在己方禁區小范圍對對方進行攔截并搶斷，因此需針對對方進攻球員進行瞬時加速以跟上進攻球員并進行近身攔截搶斷。這提示教練員同樣不能忽視防守位爆發式運動能力的訓練，尤其是短距離啟動加速的能力。另外，針對后衛等防守位既應重點發展其爆發式運動能力，尤其高強度加速能力以跟上對方進攻球員，甚至憑借更優秀的加速能力對對方進行搶斷；也需要考慮到后衛更高的總跑動距離，在比賽中不斷來回補位，且輪換次數相對更少，同樣需要發展其持續跑動能力。因此，對于后衛的有氧及無氧供能系統均提出相對高的要求。

4.3 基于Accelerometer及GPS比賽負荷相關性整體特征

總體上，PlayerLoadTM與跑動距離呈極強的相關性，此發現與Kennedy等[18]對世界職業男子曲棍球比賽的研究結果相似（=0.910，<0.01），同樣的結果出現在Coniglio等[9]針對美國大學女子足球賽的監測報告（=0.971，<0.01）。2D PlayerLoadTM較PlayerLoadTM和PlayerLoadTMSlow與總跑動距離相關程度更高（=0.991），而Roe等[29]對職業橄欖球聯賽的研究顯示PlayerLoadTM與總跑動距離呈最高的相關性。這可能跟兩個項目總跑動距離的差異有關。以上分析說明，當在室內以及GPS信號弱的場地，PlayerLoadTM和2D PlayerLoadTM均可作為集體球類項目跑動距離的有效替代指標，而2D PlayerLoadTM可能更適合曲棍球運動跑動距離的實時輔助或替代監測。另外，PlayerLoadTM與高速跑距離呈高度相關性（=0.729，<0.01），而Gallo等[15]對澳式橄欖球的研究發現兩者僅存在中度相關性（=0.65）。這可能跟兩個項目不同的場地面積以及高速跑比例差異有關。

根據檢索尚未發現國外有對各PlayerLoadTM與IMA和HIE相關性的研究。研究發現，各PlayerLoadTM均與IMA和HIE呈高度相關性（＞0.7），而與IMA相關程度均高于HIE，尤其表現在PlayerLoadTM和2D PlayerLoadTM（＞0.8）。驗證了整體上低強度IMA占比最高，對各PlayerLoadTM提升較為明顯。另外，2D PlayerLoadTM較PlayerLoadTM和PlayerLoadTMSlow與IMA和HIE相關程度更高。說明整體上2D PlayerLoadTM更適合實時監測曲棍球項目的爆發式運動，但不同位置仍存在著差異。

4.4 基于Accelerometer及GPS比賽不同位置負荷相關性比較

研究發現，每個位置PlayerLoadTM與總跑動距離相關程度均高于其余指標（＞0.9與＜0.9），表明曲棍球比賽各強度持續跑動占據了主要負荷比例，因此需引起教練員注意。即便前鋒在比賽中爆發式運動占據了重要的比例，但針對持續較長時間、高強度、間歇性的曲棍球比賽，有氧供能系統仍是前鋒的主要供能系統，即有氧供能系統占據了絕大部分的供能比例，提高有氧供能能力能夠增加前鋒全場有效跑動范圍以及下半場的有氧耐力。另外，由于前鋒在整場比賽中會進行更高頻率的高強度爆發式運動，因此會產生更多能源儲備上的消耗，乳酸大量堆積，更容易產生疲勞，由此也會減弱前鋒持續性跑動的能力。因此，提示教練員針對前鋒的訓練同樣也不能忽視有氧供能系統對于提升乳酸清除能力、延緩疲勞產生的重要性，從而提高整場比賽尤其下半場中前鋒耐力水平的作用。

研究發現，每個位置PlayerLoadTM及2D PlayerLoadTM均與IMA和HIE呈高度相關性，但前鋒和前衛相關程度均高于后衛（＞0.8與＞0.7）。說明PlayerLoadTM及2D PlayerLoadTM可能對產生更高頻率爆發式運動的位置更具有敏感性。與此類似，Gabbett等[14]研究發現，澳大利亞職業男子橄欖球比賽產生更高碰撞及重復高強度活動頻率的前鋒和勾球手的各PlayerLoadTM與碰撞和重復高強度活動次數的相關程度均高于后衛。另外研究發現，前鋒各PlayerLoadTM與IMA相關程度均低于HIE，而前衛和后衛則相反。推測這可能跟前鋒相比前衛和后衛更高的每分鐘HIE以及其占每分鐘IMA更高的比例有關，說明各PlayerLoadTM可能受中高強度爆發式運動的影響更為明顯。支持此觀點的結論同樣出現在Roe等對職業橄欖球聯賽的研究中，研究發現，當在碰撞次數中加入并列爭球次數（即強度增加），各PlayerLoadTM與碰撞次數的相關程度則得到提高。另外，爆發式運動數據無法在運動中實時監測，這提示教練員可重點使用PlayerLoadTM和2D PlayerLoadTM來對比賽和訓練中前鋒和前衛的爆發式運動進行實時的輔助監測，尤其應重點監測前鋒的HIE變化，以此更好地把控比賽中球員的輪換，使得疲勞最小化以及訓練中負荷強度的控制。

另外研究發現，前鋒和前衛HIE與各PlayerLoadTM均呈高度相關性且與PlayerLoadTMSlow相關程度較低，后衛HIE與PlayerLoadTMSlow呈高度相關性，而與PlayerLoadTM及2D PlayerLoadTM呈中度相關性（＜0.7）。結合后衛更高的每分鐘加速次數，說明后衛在速度小于2 m·s-1時產生更多中高強度的爆發式運動，尤其中高強度加速次數，也進一步驗證了后衛更高的每分鐘中高強度加速次數的產生可能跟針對對方進攻球員而進行瞬時加速近身搶斷有關，同時提示教練員針對后衛HIE應使用PlayerLoadTMSlow進行監測。

5 結論與建議

1. 中國優秀男子曲棍球運動員比賽整體跑動能力與世界強隊存在一定差距，需加強整體跑動負荷量及高強度持續跑動與爆發式運動能力。集體球類項目對變向尤其左變向能力具有更高的要求，應重點加強每個位置反復變向尤其左變向能力的訓練。

2. 前鋒比賽產生更高頻率的高強度爆發式運動，應重點加強磷酸原系統供能及短距離重復沖刺能力，提高比賽中加速（啟動）、減速（急停）及變向（急轉）等靈敏能力，同時不應忽視有氧系統對乳酸的代謝作用。前衛較前鋒產生更高頻率的低強度爆發式運動，且表現出更高的高強度持續跑動；后衛跑動距離最高，較前衛產生更多低速度段的持續跑動。應加強兩者的有氧供能系統，提高整場比賽的持續跑動能力。后衛較前鋒和前衛產生更高頻率的加速次數，并在速度小于2 m·s-1時產生更多中高強度的爆發式運動，表明防守球員同樣存在甚至超過進攻球員的爆發式運動。應重點加強磷酸原系統和下肢爆發力，提高針對對方前鋒進攻時瞬時加速進行近身搶斷的能力。

3. Player LoadTM和2D Player LoadTM均可作為集體球類項目平均跑動距離的有效替代指標，建議結合兩項指標共同多角度進行實時監測。2D Player LoadTM更適合作為曲棍球項目跑動距離及爆發式運動的實時輔助或替代監測。PlayerLoadTMSlow更適合監測速度小于2 m·s-1的爆發式運動。不同于前鋒和前衛，后衛HIE更適合使用PlayerLoadTMSlow進行監測。

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Research on the Competition Load of Chinese Elite Male Hockey Players Based on Accelerometer and GPS

FENG Rui1, CHEN Xiao-ping1, 2, CAI Xu-dan1, 3

1.Ningbo University, Ningbo 315211, China; 2.China Institute of Sport Science, Beijing 100061, China; 3.Shanghai Univers-ity of Sport, Shanghai 200438, China.

Objective: Through the analysis of Accelerometer and GPS indicators of different Chinese men's hockey players in different competitions, in order to achieve more precise control of the load characteristics of China's hockey and team sports. Methods: Selecting 9 key competitions for 16 male hockey players in Liaoning province, each athlete wears the Optimeye S5 signal receiver developed by Catapult to collect data. Real-time monitoring and recording of some data using Openfield software, Editing data and making differences and correlation analysis after the game. Results: The distance covered of was 5505±2048 m, and the acceleration and deceleration distance ratios were 13.2% and 7.5%. The average IMA was 483±188 times, and the HIE ratio was 27%. The direction of change, especially the degree of left turn, was significantly higher than the number of accelerations and decelerations（<0.01）. The strikers had the highest frequency of explosive movements and the HIE and the number of changes per minute were significantly higher than the midfelders and defenders（<0.05）. The defenders had the highest number of accelerations per minute and was significantly higher than the midfelders（<0.05）. The absolute distance–each PlayerLoadTMrelationship was very strong overall (>0.9,<0.01). It was high correlated with the number of IMA and HIE (>0.7,<0.01). 2D PlayerLoadTMhad the highest correlation with each index. Conclusion and suggestion: It is necessary to strengthen the overall running load and high-intensity running and explosive sports ability of Chinese hockey players, and focus on the training direction, especially the left-direction change ability. Strengthening the power supply of the forward phosphoric acid system and repeated sprint ability in short distances, and improving the sensitivity of instant start, emergency stop and rapid turn. Strengthening aerobic system energy supply for midfielders and defenders, and improve continuous running ability. Focusing on training the power of the lower limbs to improve the ability of instantaneous acceleration for close steals. Both PlayerLoadTMand 2D PlayerLoadTMcan be used as an effective surrogate for distance covered and explosive movements for team sports. PlayerLoadTMSlow was more suitable for real-time monitoring of explosive movements with speeds less than 2 m·s-1. Defenders HIE was more suitable for real-time monitoring using PlayerLoadTM Slow.

hockey; team sports; accelerometer; GPS; IMA; PlayerLoad

G804.2

A

1002-9826(2018)06-0059-09

10.16470/j.csst.201806008

2018-08-17；

2018-10-18

國家體育總局體育科學研究所基本科研業務費資助項目(基本17-30); 浙江省新苗人才計劃(2016R405093)。

馮銳,男,在讀碩士研究生,主要研究方向為運動生理學與運動訓練,E-mail:472101523@qq.com。

陳小平,男,教授,博士,博士研究生導師,主要研究方向為運動訓練,E-mail:chenxiaoping@ciss.cn。