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        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

        2024-12-31 00:00:00王旭馬天擇崔月彬
        文體用品與科技 2024年24期
        關(guān)鍵詞:全球定位系統(tǒng)

        摘要:本研究通過分析七人制橄欖球項目及比賽特點(diǎn),基于全球定位系統(tǒng)(GPS)在七人制橄欖球運(yùn)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(yùn)動員個性化訓(xùn)練方案,在降低運(yùn)動員損傷風(fēng)險、提高運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(diǎn),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(yùn)動員降低損傷風(fēng)險、提高運(yùn)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(yùn)動員不同位置間的形態(tài)差異較小,國際級男子運(yùn)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(yùn)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(yùn)動員身高、體重與國外優(yōu)秀運(yùn)動員差異不大,但體脂百分比高于國外優(yōu)秀運(yùn)動員。根據(jù)比賽分析,國際級男子運(yùn)動員跑動距離為1402—1715m,跑動強(qiáng)度為96—120m/min;女子運(yùn)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(yùn)動員比賽負(fù)荷分析中發(fā)現(xiàn),我國女子橄欖球運(yùn)動員賽中跑動距離為1191.67±162.46m,與國際級女子橄欖球運(yùn)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(yùn)動員賽后運(yùn)動員血乳酸結(jié)果為12.46±3.81mmol/L,且前后鋒運(yùn)動員有明顯差異;世界優(yōu)秀男子運(yùn)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(yùn)動員內(nèi)部及外部負(fù)荷,評判當(dāng)前運(yùn)動員訓(xùn)練狀態(tài)及訓(xùn)練效果,監(jiān)控運(yùn)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(diǎn)數(shù)據(jù),采用空間距離后方交匯的方法,確定待測點(diǎn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)動員運(yùn)動表現(xiàn)及負(fù)荷管理。

        3、負(fù)荷監(jiān)控概述

        運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)動員可以更準(zhǔn)確地監(jiān)控運(yùn)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(yùn)動員在訓(xùn)練中獲得最佳刺激。如表1所示,依據(jù)運(yùn)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(yùn)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(yùn)動員則略低于男子運(yùn)動員,但無顯著差異。通過對比國內(nèi)外優(yōu)秀女子運(yùn)動員發(fā)現(xiàn),國內(nèi)運(yùn)動員處于最大強(qiáng)度心率區(qū)間的時間低于國外運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)動分析來量化運(yùn)動員在比賽及訓(xùn)練中的內(nèi)部負(fù)荷及運(yùn)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(yùn)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(yùn)動強(qiáng)度。分析國外高水平橄欖球運(yùn)動員5場比賽后發(fā)現(xiàn),后衛(wèi)及前鋒兩類運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)動員也存在差異,在比賽中男性運(yùn)動員相比女性運(yùn)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(yùn)動員高強(qiáng)度跑動距離為190.3m,女性運(yùn)動員為129.9m,國際級高水平運(yùn)動員賽中最大速度為29.5km/h,而省/州級運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)動員所覆蓋的距離,反映了運(yùn)動員的運(yùn)動強(qiáng)度和耐力水平,由運(yùn)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(yùn)動員在相對距離上存在差異。男性運(yùn)動員的相對距離范圍為78.6—121.4m/min,而女性運(yùn)動員的相對距離范圍為85.8—116.0m/min,男性運(yùn)動員的相對距離(108.5m/min)顯著高于女性運(yùn)動員的相對距離(100.3m/min)。除不同性別外,不同水平運(yùn)動員在比賽中的相對距離也存在差異,國際級高水平運(yùn)動員每場比賽相對距離為78.6—121.4m/min,省/州級運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)動員的爆發(fā)力和速度耐力。減速度反映了運(yùn)動員在高速運(yùn)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(yùn)動員加/減速的次數(shù)可以評價運(yùn)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(yùn)動員在特定運(yùn)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(yùn)動員是否在進(jìn)行過多的高強(qiáng)度運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(diǎn),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(yùn)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(yùn)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。

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