馮 銳，陳小平，蔡旭旦，周年生

(1．寧波大學(xué) 體育學(xué)院，浙江 寧波 315211；2．國(guó)家體育總局 體育科學(xué)研究所，北京 100061； 3．上海體育學(xué)院 體育教育訓(xùn)練學(xué)院，上海 200438)

0 前 言

目前，球類項(xiàng)目監(jiān)測(cè)身體運(yùn)動(dòng)的需求已經(jīng)越來(lái)越受重視[1-12]。運(yùn)動(dòng)員在訓(xùn)練和比賽中的身體運(yùn)動(dòng)可以為教練員、體育科研人員以及醫(yī)務(wù)人員提供有價(jià)值的信息，通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析能夠量化運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)能力與運(yùn)動(dòng)需求，為科學(xué)化訓(xùn)練和參賽奠定基礎(chǔ)。同時(shí)，對(duì)運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練和比賽的持續(xù)監(jiān)測(cè)可以獲得課、日、周、月和周期等不同訓(xùn)練單位(區(qū)間)的身體負(fù)荷，不僅可以了解各個(gè)訓(xùn)練區(qū)間的各類不同等級(jí)的身體運(yùn)動(dòng)，對(duì)訓(xùn)練負(fù)荷進(jìn)行管理和調(diào)整，而且還能夠在總體上把控身體狀態(tài)，對(duì)損傷、疲勞以及過(guò)度訓(xùn)練進(jìn)行有效的監(jiān)控。

21世紀(jì)以來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)在訓(xùn)練和比賽中使用佩戴微型傳感器(可穿戴設(shè)備)，如：GPS系統(tǒng)、加速度計(jì)、陀螺儀、磁力計(jì)，來(lái)對(duì)球類項(xiàng)目中身體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的研究日漸增長(zhǎng)[1-8]。通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行專業(yè)的處理，使得這些技術(shù)能夠監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)中身體活動(dòng)的各個(gè)方面。

慣性動(dòng)作分析(Inertial Movement Analysis, IMA)和運(yùn)動(dòng)員負(fù)荷(PlayerLoadTM)則是近年來(lái)出現(xiàn)的基于加速度傳感器技術(shù)對(duì)運(yùn)動(dòng)員比賽和訓(xùn)練中運(yùn)動(dòng)形式深入分析的兩個(gè)較為重要的新型指標(biāo)。這兩個(gè)指標(biāo)的出現(xiàn)彌補(bǔ)了原有GPS技術(shù)在反應(yīng)運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)形式上的不足——即GPS只能對(duì)運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)，而無(wú)法反映出運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生大量能量消耗的加速、減速、變向活動(dòng)的情況。為此，本文使用“中國(guó)知網(wǎng)(CNKI)”、“谷歌學(xué)術(shù)(Google Scholar)”、“研究之門(mén)(Research Gate)”等國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)搜索引擎，以“慣性動(dòng)作分析(IMA)”、“運(yùn)動(dòng)員負(fù)荷(PlayerLoadTM)”、“加速和減速(Acceleration And Deceleration)”為關(guān)鍵詞，檢索中外相關(guān)研究文獻(xiàn)80余篇(國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)約5篇，國(guó)外文獻(xiàn)約80篇)。通過(guò)邏輯分析、歸納和總結(jié)出球類項(xiàng)目慣性動(dòng)作分析和運(yùn)動(dòng)員負(fù)荷的特征，并對(duì)這些特征的生物學(xué)背景做進(jìn)一步深入分析，以期達(dá)到對(duì)我國(guó)球類項(xiàng)目訓(xùn)練及監(jiān)控提供參考和借鑒作用。

1 慣性動(dòng)作分析、運(yùn)動(dòng)員負(fù)荷的定義及其應(yīng)用

1.1 慣性動(dòng)作分析的定義及其應(yīng)用

慣性動(dòng)作分析(Inertial Movement Analysis, IMA)根據(jù)先進(jìn)的卡爾曼濾波算法，使用原始加速計(jì)和陀螺儀數(shù)據(jù)來(lái)創(chuàng)建非重力加速向量(或數(shù)據(jù))。IMA的目的是檢測(cè)某加速活動(dòng)，并計(jì)算其大小和方向，具體而言，這類加速活動(dòng)被稱為IMA活動(dòng)，并定義為即時(shí)一步動(dòng)作范圍內(nèi)的動(dòng)作擷取(如：突發(fā)的變向活動(dòng))。根據(jù)特效算法，在加速曲線中識(shí)別這類活動(dòng)的起點(diǎn)和終點(diǎn)。根據(jù)前后軸和橫向中間加速度之和，活動(dòng)大小(IMA大小)可計(jì)算為曲線下面積。根據(jù)Δ速度(m·s-1)測(cè)量該值——即脈沖測(cè)量。此外，活動(dòng)方向(IMA方向)可根據(jù)所施加的加速度角度來(lái)進(jìn)行計(jì)算，并以度為單位(±180°)進(jìn)行度量[13]。

根據(jù)IMA大小，生產(chǎn)軟件(Catapult Sprint 5.14，澳大利亞墨爾本Catapult Sports公司)可對(duì)活動(dòng)期間所發(fā)生的IMA活動(dòng)次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)(IMA計(jì)數(shù))。為將基于跑動(dòng)的活動(dòng)排除在估算外，僅納入了大于且等于1.5 m·s-2的活動(dòng)，另外，這些IMA計(jì)數(shù)可歸類為窄強(qiáng)度頻帶，如低強(qiáng)度為1.5～2.5 m·s-2，中強(qiáng)度為2.5～3.5 m·s-2，高強(qiáng)度為>3.5 m·s-2(默認(rèn)強(qiáng)度)。也可根據(jù)IMA方向，在特定的定向頻帶內(nèi)對(duì)IMA計(jì)數(shù)進(jìn)行歸類。它包括向前(-45°至45°)，向后(-135°至135°)，向左(-135°至-45°)，向右(45°至135°)4個(gè)方向(見(jiàn)圖1)。

圖1 IMA計(jì)數(shù)依據(jù)IMA的量級(jí)能夠被分為低、中、高強(qiáng)度，或根據(jù)IMA方向分為向前、向后、向左、向右4個(gè)方向 注：本圖根據(jù)Catapult Sports(2013a)修改

目前，該技術(shù)已經(jīng)被用于足球、橄欖球等球類項(xiàng)目，監(jiān)測(cè)比賽和訓(xùn)練中運(yùn)動(dòng)員不同方向和強(qiáng)度的加速和減速運(yùn)動(dòng)[14-19]。該指標(biāo)彌補(bǔ)了GPS和攝像技術(shù)的不足，與GPS比較IMA可以獲得對(duì)運(yùn)動(dòng)員體能影響更大的不同級(jí)別(強(qiáng)度)的加速和減速次數(shù)，更加全面和客觀地反映和評(píng)價(jià)球類項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練和比賽負(fù)荷；與攝像分析技術(shù)比較擁有傳感性能的IMA不僅可以獲得動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)而且還能夠快速反饋測(cè)試的結(jié)果[20]。

1.2 運(yùn)動(dòng)員負(fù)荷的定義及其應(yīng)用

運(yùn)動(dòng)員負(fù)荷(PlayerLoadTM，PL)是慣性動(dòng)作分析(IMA)所專門(mén)制定的一種人體運(yùn)動(dòng)負(fù)荷，是三維軸加速數(shù)據(jù)衍生出的合力向量值。它可以由“這三個(gè)向量上(X、Y和Z軸)每個(gè)向量加速度瞬時(shí)變化率平方之和，再除以100的平方根”表示(見(jiàn)公式)[4,13]。

注：aY=前后軸加速度；aX=中側(cè)加速度；aZ=垂直加速度

運(yùn)動(dòng)員負(fù)荷的公式變化包括2D身體負(fù)荷和單個(gè)軸的身體負(fù)荷：前后軸(Y軸身體負(fù)荷)，左右軸(X軸身體負(fù)荷)和垂直軸(Z軸身體負(fù)荷)。

“運(yùn)動(dòng)員負(fù)荷”不同于傳統(tǒng)的一般意義上的訓(xùn)練負(fù)荷，它只是專指球類運(yùn)動(dòng)員加速和減速，即啟動(dòng)和急停而產(chǎn)生的身體負(fù)荷，該負(fù)荷盡管只是全部運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的一部分，但它在球類項(xiàng)目比賽和訓(xùn)練中扮演重要的角色，對(duì)運(yùn)動(dòng)員的競(jìng)技表現(xiàn)、機(jī)體疲勞以及運(yùn)動(dòng)損傷具有重要影響(見(jiàn)下文)。同時(shí)，“運(yùn)動(dòng)員負(fù)荷”也不同于傳統(tǒng)的運(yùn)用心率(HR)和主觀疲勞系數(shù)(RPE)的負(fù)荷測(cè)量，它通過(guò)三維軸加速傳感裝置獲得的數(shù)據(jù)更具精確性和客觀性。目前，該指標(biāo)已經(jīng)應(yīng)用于球類項(xiàng)目訓(xùn)練和比賽負(fù)荷分析及其傷病預(yù)防[21-31]，在運(yùn)用過(guò)程中人們?nèi)栽诓粩喔倪M(jìn)該指標(biāo)的測(cè)量方法，例如進(jìn)一步分析三軸傳感器不同方向力值對(duì)運(yùn)動(dòng)員水平速度和跳躍高度的不同影響作用，以期獲得與運(yùn)動(dòng)形式更加一致的信息。

2 球類項(xiàng)目IMA特征應(yīng)用分析

2.1 球類項(xiàng)目IMA與GPS指標(biāo)特征比較分析

表1是不同研究者對(duì)不同強(qiáng)度段加速與減速的劃分區(qū)間[13,32]，涉及加速與減速的文獻(xiàn)基本都以表中兩種劃分區(qū)間為標(biāo)準(zhǔn)。兩種劃分方式雖然存在微小的差別，但各強(qiáng)度之間都僅相差1m·s-2，且最低與最高強(qiáng)度之間也僅相差0.5 m·s-2，以此將加速與減速劃分為低、中和高強(qiáng)度三個(gè)級(jí)別。

表1 不同強(qiáng)度段加速與減速區(qū)間

注：根據(jù)Benjamin Reksten Holme等，2015；Richard Akenhead等，2013

表2是意大利職業(yè)男子曲棍球運(yùn)動(dòng)員和挪威職業(yè)男子足球運(yùn)動(dòng)員全場(chǎng)比賽加速與減速次數(shù)的統(tǒng)計(jì)。結(jié)果顯示職業(yè)足球比賽總加減速次數(shù)均高于曲棍球，這可能與足球比賽的場(chǎng)地和時(shí)間特點(diǎn)有關(guān)，更大場(chǎng)地和更長(zhǎng)的比賽時(shí)間使得足球運(yùn)動(dòng)員需要進(jìn)行更頻繁的加減速。這兩項(xiàng)數(shù)據(jù)的對(duì)比能夠?yàn)榻叹殕T訓(xùn)練時(shí)有氧與無(wú)氧訓(xùn)練頻率的不同安排提供指導(dǎo)。

表2 職業(yè)男子足球和曲棍球加速與減速次數(shù)比較

注：根據(jù)Terje Dalen等，2016；Antonio Buglions等，2013

圖2是英國(guó)職業(yè)男子足球運(yùn)動(dòng)員全場(chǎng)比賽各項(xiàng)跑動(dòng)指標(biāo)距離占總跑動(dòng)距離的比例，從中可以看出加速與減速大約共占了總跑動(dòng)距離的18%，而高速跑和沖刺跑只占了7%，這說(shuō)明加速與減速在職業(yè)足球運(yùn)動(dòng)中具有十分重要的研究?jī)r(jià)值，相比高速跑和沖刺跑這類高速的跑動(dòng)特征，加速和減速會(huì)帶來(lái)更高的身體緊張度與能量消耗，因?yàn)榧幢闾幱诘退俚呐軇?dòng)中也可能存在高強(qiáng)度的加速與減速。因此，對(duì)于足球等這類充斥著高強(qiáng)度間歇性以及重復(fù)沖刺的球類項(xiàng)目，僅僅研究速度以及相關(guān)衍生指標(biāo)容易忽視總的能量消耗和負(fù)荷特征以及因此產(chǎn)生的疲勞，更應(yīng)該對(duì)加速與減速等爆發(fā)式的運(yùn)動(dòng)形式進(jìn)行深入分析。另一方面也說(shuō)明這類運(yùn)動(dòng)除了對(duì)于運(yùn)動(dòng)員有氧能力的需求外，同樣需要具備更強(qiáng)的無(wú)氧能力，因此提示教練員向心與離心訓(xùn)練在這類項(xiàng)目中具有重要價(jià)值。

表3是英國(guó)職業(yè)男子足球運(yùn)動(dòng)員全場(chǎng)各項(xiàng)跑動(dòng)指標(biāo)的距離，從中可以看出下半場(chǎng)的總加速與總減速距離相對(duì)上半場(chǎng)明顯下降。

圖2 英國(guó)職業(yè)男子足球運(yùn)動(dòng)員各項(xiàng)跑動(dòng)指標(biāo)比例注：根據(jù)Richard Akenhead等，2013；高速跑(≥5.8 m·s-1)；沖刺跑(≥6.7 m·s-1；加速(>1m·s-2)；減速(>-1m·s-2)

2.2 球類項(xiàng)目上下半場(chǎng)IMA特征分析

表3 英國(guó)職業(yè)男子足球運(yùn)動(dòng)員各項(xiàng)跑動(dòng)指標(biāo)距離(m)

注：根據(jù)Richard Akenhead等，2013；高速跑(≥5.8 m·s-1)，沖刺跑(≥6.7 m·s-1)，總加速度(>1m·s-2)，總減速度(>-1m·s-2)，低于上半場(chǎng)(+)

表4是英超俱樂(lè)部預(yù)備隊(duì)男子足球運(yùn)動(dòng)員各項(xiàng)跑動(dòng)指標(biāo)的情況，該數(shù)據(jù)顯示下半場(chǎng)的總加速與減速次數(shù)相對(duì)上半場(chǎng)也同樣出現(xiàn)明顯下降。

表4 英超俱樂(lè)部男子預(yù)備隊(duì)足球運(yùn)動(dòng)員各項(xiàng)跑動(dòng)指標(biāo)情況

注：根據(jù)Mark Russell等，2016；高強(qiáng)度跑(>5.5 m·s-1)，高強(qiáng)度加速(>3 m·s-2)，總加速次數(shù)(>0.5m·s-2)，總減速次數(shù)(>-0.5m·s-2)；上下半場(chǎng)具有顯著性差異(P≤0.01)

由此可見(jiàn)，隨著比賽時(shí)間的不斷推進(jìn)，不同水平職業(yè)足球運(yùn)動(dòng)員的加速與減速次數(shù)均出現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)[33]。然而，表3與表4的數(shù)據(jù)還同時(shí)顯示，上下半場(chǎng)的高強(qiáng)度跑動(dòng)距離(高速跑、沖刺跑、高強(qiáng)度加速)基本沒(méi)有發(fā)生變化甚至略有增加。這表明，占據(jù)能量消耗較大比例的加速與減速次數(shù)是反映足球運(yùn)動(dòng)員體能消耗的一個(gè)相對(duì)敏感的指標(biāo)，當(dāng)足球運(yùn)動(dòng)員疲勞之后，他們可以通過(guò)增加低速跑的比例代償性地保持甚至增加占跑動(dòng)比例較小的高速跑量，達(dá)到維持比賽強(qiáng)度的目的，但是其體能的下降卻無(wú)法避免加速和減速次數(shù)的降低。

2.3 球類項(xiàng)目不同位置IMA特征分析

圖3是挪威職業(yè)男子足球運(yùn)動(dòng)員全場(chǎng)不同位置的加速與減速次數(shù)，從圖3中可以看出邊前衛(wèi)和邊后衛(wèi)的加速與減速次數(shù)均高于中衛(wèi)和中后衛(wèi)，中后衛(wèi)全場(chǎng)的加速與減速次數(shù)最低。

圖3 挪威職業(yè)男子足球運(yùn)動(dòng)員不同位置加速與減速次數(shù)對(duì)比

圖4 澳大利亞職業(yè)男子足球運(yùn)動(dòng)員不同位置最大加速次數(shù)與沖刺次數(shù)(a)以及高速跑動(dòng)次數(shù)(b)的關(guān)系 注：根據(jù)M.C.Varley等，2013；●中后衛(wèi)▲中衛(wèi)△邊前衛(wèi)○邊后衛(wèi)；最大加速2.78m·s-2，高速跑動(dòng)≥4.17 m·s-1，沖刺6.94-10.00 m·s-1

圖4是澳大利亞職業(yè)男子足球運(yùn)動(dòng)員全場(chǎng)不同位置最大加速、高速跑動(dòng)以及沖刺三者次數(shù)的關(guān)系，根據(jù)圖4所示中后衛(wèi)和中衛(wèi)的最大加速、高速跑動(dòng)以及沖刺次數(shù)均少于邊前衛(wèi)和邊后衛(wèi)，邊后衛(wèi)三項(xiàng)指標(biāo)的次數(shù)最高，中后衛(wèi)最低。

結(jié)合圖3和圖4的結(jié)果顯示，當(dāng)前足球的進(jìn)攻多由邊路發(fā)動(dòng)[34]，所以邊鋒和邊后衛(wèi)需要不斷進(jìn)行前后的折返跑動(dòng)，加速和減速次數(shù)較多，其中又由于邊后衛(wèi)不僅需要頻繁地參與進(jìn)攻而且還要承擔(dān)對(duì)方邊路進(jìn)攻的防守任務(wù)，所以其加速和減速次數(shù)更為頻繁。同時(shí)，中路球員則更多地?fù)?dān)任攻防的組織角色，加之活動(dòng)區(qū)域相對(duì)狹小、球員人數(shù)相對(duì)密集的限制，其跑動(dòng)雖然頻繁但其速度達(dá)不到加速或減速的要求，所以他們的加速和減速次數(shù)較少。由此可見(jiàn)，IMA的數(shù)據(jù)不僅可以從負(fù)荷的角度顯示運(yùn)動(dòng)員的場(chǎng)上比賽能力及其變化，而且還可以通過(guò)不同位置球員的加速和減速次數(shù)分析比賽的戰(zhàn)術(shù)變化。

2.4 球類項(xiàng)目不同速度區(qū)間IMA特征分析

表5是Jocelyn K Mara等根據(jù)不同的初始以及末速度區(qū)間對(duì)不同區(qū)間加速與減速進(jìn)行劃分(A表示加速，D表示減速)[35]。這種劃分是以“強(qiáng)度”為標(biāo)準(zhǔn)將加速和減速分為6個(gè)不同等級(jí)，1～5級(jí)是按照初始速度和最終速度的大小劃分，而第6級(jí)則是按照初始與最終速度差劃分，即加速時(shí)從低的初始速度到最高的最終速度，減速時(shí)則相反，這樣的劃分顯然是考慮到不同加速和減速對(duì)人體骨骼和肌肉的刺激程度，將該指標(biāo)更加緊密地與訓(xùn)練、疲勞和恢復(fù)結(jié)合，指導(dǎo)球類項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練。

表5 不同初始及末速度區(qū)間劃分加速與減速?gòu)?qiáng)度

注：根據(jù)Jocelyn K Mara等，2017；加速(≥2m·s-2)，減速(≥-2m·s-2)

表6是澳大利亞職業(yè)女子足球運(yùn)動(dòng)員不同位置不同強(qiáng)度的加速與減速次數(shù)。結(jié)果顯示，各個(gè)位置球員在縱向上都出現(xiàn)1～5級(jí)加速或減速次數(shù)遞減的趨勢(shì)，而第6級(jí)次數(shù)均高于第5級(jí)。從各個(gè)不同位置來(lái)看，中后衛(wèi)的加速或減速次數(shù)不同于其它位置，在總次數(shù)上明顯少于其它位置，尤其在A2和D2以上的強(qiáng)度等級(jí)上少于其它位置。

表6 澳大利亞職業(yè)女子足球運(yùn)動(dòng)員不同位置不同強(qiáng)度的加速與減速次數(shù)

注：根據(jù)Jocelyn K Mara等，2017；加速(≥2m·s-2)，減速(≥-2m·s-2)

這一結(jié)果表明，女子足球運(yùn)動(dòng)員的加速和減速分級(jí)次數(shù)與運(yùn)動(dòng)員不同強(qiáng)度的跑動(dòng)一樣，可以反映運(yùn)動(dòng)員的比賽跑動(dòng)強(qiáng)度，并且具有明顯的規(guī)律，可以作為教練員訓(xùn)練的依據(jù)。例如，可以根據(jù)不同強(qiáng)度出現(xiàn)的頻率次數(shù)設(shè)計(jì)不同的加速或減速(啟動(dòng)和急停)訓(xùn)練組數(shù)和次數(shù)，對(duì)不同位置球員訓(xùn)練的區(qū)別對(duì)待，例如中后衛(wèi)的訓(xùn)練等等。同時(shí)，該強(qiáng)度的劃分還可以客觀反映足球運(yùn)動(dòng)員肢體的負(fù)荷，如果能夠不斷持續(xù)獲得訓(xùn)練中的此類數(shù)據(jù)，就可以推斷出訓(xùn)練的質(zhì)量，并且及時(shí)跟進(jìn)相應(yīng)的恢復(fù)手段，預(yù)防和減少運(yùn)動(dòng)損傷的發(fā)生。

表7 澳大利亞職業(yè)女子足球運(yùn)動(dòng)員不同強(qiáng)度每次加速與減速距離

注：根據(jù)Jocelyn K Mara等，2017；加速(≥2m·s-2),減速(≥-2m·s-2)

表7的數(shù)據(jù)顯示了運(yùn)動(dòng)員在不同強(qiáng)度級(jí)別每次的加速和減速的距離，該指標(biāo)從另一個(gè)角度反映了加速和減速的負(fù)荷?？傮w上各種加速和減速的平均距離大約在1～4m之間，大多數(shù)強(qiáng)度級(jí)別的距離集中在1～3m，只有最高強(qiáng)度的6級(jí)加速和減速平均距離達(dá)到4m。同時(shí)，該指標(biāo)還可以測(cè)出每一個(gè)強(qiáng)度級(jí)別的最大距離，結(jié)合平均距離可以作為跑動(dòng)訓(xùn)練的依據(jù)。在訓(xùn)練中，教練員可以根據(jù)這些比賽中出現(xiàn)的加速和減速距離設(shè)計(jì)針對(duì)不同強(qiáng)度級(jí)別訓(xùn)練的距離，例如強(qiáng)度1～5級(jí)和第6級(jí)運(yùn)用不同的距離等等。

綜上所述，加速與減速等爆發(fā)式的運(yùn)動(dòng)形式在球類運(yùn)動(dòng)中具有十分重要的研究?jī)r(jià)值，在比賽中相比高速跑和沖刺跑這類高速跑動(dòng)特征占據(jù)了更多的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷。因此，對(duì)于具有高強(qiáng)度間歇性以及重復(fù)沖刺的球類項(xiàng)目，更應(yīng)該對(duì)加速與減速等爆發(fā)式的運(yùn)動(dòng)形式進(jìn)行深入分析。應(yīng)用三維加速度計(jì)的慣性傳感器能夠?qū)铀俸蜏p速等爆發(fā)式離散型的身體活動(dòng)特征進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，進(jìn)而更加準(zhǔn)確全面地獲知比賽中不同半場(chǎng)以及不同位置運(yùn)動(dòng)員加速與減速的分布情況，從而利于對(duì)比賽中疲勞的產(chǎn)生進(jìn)行更深入的認(rèn)識(shí)。另外，針對(duì)球類項(xiàng)目除了對(duì)運(yùn)動(dòng)員有氧能力具有較高要求外，同樣要求運(yùn)動(dòng)員具有較強(qiáng)的加減速及變向等瞬間爆發(fā)能力，以及具備出色的短距離反復(fù)沖刺的能力，以適應(yīng)球類項(xiàng)目間歇性高強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)特征。因此，通過(guò)對(duì)球類項(xiàng)目IMA特征的分析對(duì)于運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練提出了更為科學(xué)化的要求，如何更加合理安排有氧和無(wú)氧訓(xùn)練比例、離心與向心訓(xùn)練強(qiáng)度，如何更加精細(xì)化訓(xùn)練不同速度區(qū)間的加速和減速能力以便在攻防快速變換、高低強(qiáng)度不停轉(zhuǎn)變的比賽中始終保持良好的加速、減速以及變向等跑動(dòng)能力，已成為當(dāng)前球類項(xiàng)目訓(xùn)練的重點(diǎn)和難點(diǎn)，也是我國(guó)球類項(xiàng)目發(fā)展的關(guān)鍵所在。

3 球類項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員負(fù)荷特征分析案例

表8是挪威職業(yè)男子足球運(yùn)動(dòng)員不同位置全場(chǎng)、加速和減速的運(yùn)動(dòng)員負(fù)荷統(tǒng)計(jì)。根據(jù)數(shù)據(jù)可以得出全場(chǎng)比賽加速產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)員負(fù)荷占總運(yùn)動(dòng)員負(fù)荷的7%～10%，總運(yùn)動(dòng)員負(fù)荷中減速負(fù)荷占了5%～7%。因此為了更加準(zhǔn)確全面地獲取全場(chǎng)比賽的運(yùn)動(dòng)員負(fù)荷特征，除了對(duì)不同速度段的運(yùn)動(dòng)員負(fù)荷進(jìn)行監(jiān)測(cè)外，同時(shí)不能忽視加速與減速的負(fù)荷量。

表8 挪威職業(yè)男子足球運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)員負(fù)荷特征

注：根據(jù)Terje Dalen等，2016

表9是挪威職業(yè)男子足球運(yùn)動(dòng)員不同位置每米其余運(yùn)動(dòng)員負(fù)荷、每米加速負(fù)荷以及每米減速負(fù)荷的分布情況。

表9 挪威職業(yè)男子足球運(yùn)動(dòng)員每米運(yùn)動(dòng)員負(fù)荷特征

注：根據(jù)Terje Dalen等，2016；▲每米其余運(yùn)動(dòng)員負(fù)荷(不包含加速和減速產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)員負(fù)荷)

結(jié)合表8和表9可以看出中后衛(wèi)的總運(yùn)動(dòng)員負(fù)荷、每米其余運(yùn)動(dòng)員負(fù)荷以及每米加減速負(fù)荷相對(duì)較高，然而根據(jù)先前的研究可知中后衛(wèi)相對(duì)其他位置除了走動(dòng)外，在高速以及加減速距離和次數(shù)相對(duì)更低[36]，從中可以看出三維軸加速度傳感器對(duì)于低速運(yùn)動(dòng)(例如走動(dòng))所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)員負(fù)荷的監(jiān)測(cè)具有重要意義，另外也說(shuō)明僅僅使用GPS以及心率值對(duì)二維的跑動(dòng)指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)員負(fù)荷的評(píng)估會(huì)造成對(duì)總運(yùn)動(dòng)員負(fù)荷的低估。根據(jù)表9可以計(jì)算得出，總每米加速負(fù)荷和總每米減速負(fù)荷均高于每米其余運(yùn)動(dòng)員負(fù)荷,從中也可以看出加速與減速產(chǎn)生的負(fù)荷在總運(yùn)動(dòng)員負(fù)荷中的重要性。

綜上所述，僅使用GPS技術(shù)會(huì)造成對(duì)比賽中運(yùn)動(dòng)員總負(fù)荷量的片面監(jiān)測(cè)，從而造成對(duì)總能量消耗的低估，進(jìn)而無(wú)法準(zhǔn)確評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)員的疲勞程度。另外，相比高速跑動(dòng)與沖刺跑，加速和減速會(huì)帶來(lái)更高的身體緊張度與能量消耗，即便處于低速的跑動(dòng)中也可能存在高強(qiáng)度的加速與減速，這尤其體現(xiàn)在比賽中后衛(wèi)位置的高速跑、沖刺以及加速次數(shù)和距離均少于其余位置，然而總運(yùn)動(dòng)員負(fù)荷和每米運(yùn)動(dòng)員負(fù)荷均高于其余位置，若僅使用GPS監(jiān)測(cè)則會(huì)導(dǎo)致對(duì)于中后衛(wèi)負(fù)荷量的低估，從而造成訓(xùn)練中不合理的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的安排。

4 總結(jié)及建議

GPS技術(shù)只能對(duì)與速度相關(guān)的位移型跑動(dòng)指標(biāo)(例如：高速跑、沖刺等)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，一方面忽略了比賽中頻繁的加速和減速等身體活動(dòng)特征，另一方面會(huì)造成對(duì)比賽總能量消耗以及總運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的輕視，從而無(wú)法準(zhǔn)確全面地進(jìn)行相關(guān)訓(xùn)練的指導(dǎo)和安排。應(yīng)用三維慣性加速度傳感器的微動(dòng)作捕捉設(shè)備能夠?qū)铀?、減速、彈跳以及碰撞等爆發(fā)式離散型的身體活動(dòng)特征進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，進(jìn)而更加準(zhǔn)確全面地獲知比賽中的能量代謝和運(yùn)動(dòng)員負(fù)荷情況，從而利于對(duì)比賽中疲勞的產(chǎn)生有更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。

全場(chǎng)足球比賽中總加速與減速距離約占總跑動(dòng)距離的18%，總加速與減速負(fù)荷約占總運(yùn)動(dòng)員負(fù)荷的15%，體現(xiàn)了加速與減速在團(tuán)體球類項(xiàng)目中的重要性。因此在團(tuán)體球類項(xiàng)目的訓(xùn)練中，應(yīng)將有氧耐力訓(xùn)練同向心(加速)和離心(減速)訓(xùn)練相結(jié)合作為訓(xùn)練的重點(diǎn)。

加速與減速作為一種短距離的高強(qiáng)度跑動(dòng)在足球、曲棍球等球類運(yùn)動(dòng)中對(duì)于一對(duì)一爭(zhēng)奪球至關(guān)重要。優(yōu)秀的加速能力能夠使得帶球時(shí)不易被追擊攔截，能夠在防守時(shí)更有效攔截?fù)寯啵⑶夷軌蛟谝粚?duì)一爭(zhēng)奪時(shí)占得先機(jī)。減速能力與變向能力密切相關(guān)，優(yōu)秀的減速能力使得在帶球的時(shí)候更有效地控球，避免在高速帶球急停時(shí)失球，并且能夠有效避開(kāi)對(duì)方的搶斷。另外，變向以及急停中恰當(dāng)?shù)販p速能夠預(yù)防非接觸性損傷，例如前交叉韌帶損傷。

足球比賽中不同位置球員均表現(xiàn)出不同的加減速以及運(yùn)動(dòng)員負(fù)荷特征。邊路球員總加減速的次數(shù)和距離均高于中路球員，中后衛(wèi)總運(yùn)動(dòng)員負(fù)荷和每米運(yùn)動(dòng)員負(fù)荷均高于其余位置。不同位置不同的身體活動(dòng)特征啟示教練員在訓(xùn)練中針對(duì)不同位置球員需進(jìn)行針對(duì)性的訓(xùn)練量與訓(xùn)練次數(shù)以期達(dá)到相適應(yīng)的負(fù)荷刺激使得比賽中不同位置達(dá)到各自最優(yōu)的效用。

通過(guò)將不同速度區(qū)間與加減速相結(jié)合的研究可以得出針對(duì)提高不同加減速能力的訓(xùn)練。教練員可以設(shè)定3～6m的距離，讓運(yùn)動(dòng)員以高速到?jīng)_刺的速度來(lái)訓(xùn)練高速跑中“主導(dǎo)型”的加速能力?？梢栽O(shè)定4～7m的距離，讓運(yùn)動(dòng)員從靜止或低速到?jīng)_刺的速度對(duì)爆發(fā)式的加速能力進(jìn)行訓(xùn)練。另外，訓(xùn)練從高速到低速的減速能力可以設(shè)定3～6m的距離，從沖刺到低速則可以設(shè)定為4～8m。

目前缺少對(duì)比賽中IMA不同時(shí)間段變化特征的研究，即將整場(chǎng)比賽時(shí)間段進(jìn)行不同時(shí)間間隔的細(xì)分，例如在一場(chǎng)足球比賽中以15min為一個(gè)時(shí)間間隔將整場(chǎng)比賽劃分為6個(gè)時(shí)間段來(lái)分析IMA的時(shí)間變化特征，也可以進(jìn)一步以5min為一個(gè)時(shí)間間隔將整場(chǎng)比賽劃分為18個(gè)時(shí)間段對(duì)IMA的瞬時(shí)變化特征進(jìn)行分析，針對(duì)不同時(shí)間段劃分的分析能夠?qū)Ρ荣愔械乃矔r(shí)疲勞進(jìn)行更加深入的研究。

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