基于Accelerometer及GPS的中国优秀男子曲棍球运动员比赛负荷的研究

冯 锐, 陈小平, 2, 蔡旭旦, 3



基于Accelerometer及GPS的中国优秀男子曲棍球运动员比赛负荷的研究

冯 锐1, 陈小平1, 2, 蔡旭旦1, 3

1.宁波大学 体育学院, 浙江 宁波 315211; 2.国家体育总局体育科学研究所, 北京 100061; 3.上海体育学院 体育教育训练学院, 上海 200438

目的：通过对中国优秀男子曲棍球运动员比赛不同位置Accelerometer及GPS指标进行分析，以期达到对我国曲棍球及集体球类项目比赛的负荷特征更为精准的把控。方法：选取16名辽宁省男子曲棍球运动员的9场关键比赛，每场比赛运动员均佩戴Catapult公司研发的Optimeye S5信号接收器对数据进行采集，使用Openfield软件对部分数据进行实时监测和记录，赛后编辑数据并进行差异性和相关性分析。结果：比赛平均跑动距离为5 505±2 048 m，加速和减速距离占比为13.2%和7.5%。平均IMA为483±188次，HIE占比为27%。变向尤其左变向次数显著高于加速和减速次数（<0.01）。前锋进行爆发式运动的频率最高且每分钟HIE及变向次数显著高于前卫和后卫（<0.05）；后卫每分钟加速次数最高且显著高于前卫（<0.05）。各PlayerLoadTM均与跑动距离呈极强相关性（＞0.9，＜0.01）并与IMA和HIE次数呈高度相关性（＞0.7，＜0.01），2D PlayerLoadTM与各指标相关程度最高。结论与建议：需加强我国曲棍球运动员整体跑动负荷量及高强度跑动与爆发式运动能力，重点训练变向尤其左变向能力。加强前锋磷酸原系统供能及短距离重复冲刺能力，提高瞬时启动、急停和急转等灵敏能力。加强前卫和后卫的有氧系统供能，提高持续跑动能力。重点训练后卫下肢爆发力，提高瞬时加速进行近身抢断的能力。PlayerLoadTM和2D PlayerLoadTM均可作为集体球类项目跑动距离和爆发式运动的有效替代指标。PlayerLoadTMSlow更适合实时监测速度小于2 m·s-1的爆发式运动，后卫HIE更适合使用PlayerLoadTMSlow进行实时监测。

曲棍球；集体球类项目；Accelerometer；GPS；IMA；PlayerLoadTM

1 问题的提出

目前对于各类运动形式产生的负荷主要借助内负荷指标 [例如：心率（HR）、主观疲劳系数（RPE）及血乳酸等] 进行分析[11,22,34]，而这些生理指标的测定具有延迟性以及有创性（血乳酸等）[36]，因此,单纯借助这些内负荷指标并不能达到全面和客观监测运动负荷的目的。

对球类运动员跑动等外负荷的科学监控经历了摄像捕捉技术（Time Motion Analysis, TMA）到GPS全球定位系统的发展，实现了信息快速及时的反馈。当前随着微动作捕捉设备不断的发展，例如由GPS系统、加速度计、陀螺仪及磁力计共同组成的三轴惯性加速度传感器（Accelerometer）进一步推动了运动监控向实时性和精细化的发展[26,33]。Accelerometer改进了传统GPS技术受限于环境和场地，在偏远山区及室内信号接收差，容易出现定位偏差，无法精准监测比赛或训练的缺陷[30]。基于Accelerometer衍生的惯性动作分析（Inertial Movement Analysis, IMA）及运动员负荷（PlayerLoadTM）则是国外近几年对集体球类项目外负荷特征深入分析的两个重要的新指标[23,27]。根据卡尔曼滤波算法，结合原始加速计、陀螺仪和磁力计来创建非重力加速向量，通过计算其大小和方向，将此定义为IMA活动，表示为即时一步动作范围内的动作撷取（例如：瞬时的加速活动）[15]。IMA弥补了GPS只能对运动员位移变化（低速跑动、高速跑动及冲刺等持续跑动）进行监测，而无法监测运动中产生大量能量消耗且对体能影响更为深刻的加速、减速及变向等爆发式运动。PlayerLoadTM是根据Accelerometer所专门制定的一类人体运动负荷，能对比赛中各类运动形式所产生的外负荷进行精确的量化来达到科学监控的目的。相比内负荷监测，由三维轴加速数据计算出的合力向量值获得的数据更具精确性[8]，从而能够更加客观且全面地反映运动员的身体状态，更好地预防损伤和过度训练。另外，PlayerLoadTM能实现对负荷的实时监测，从而助于教练员在比赛和训练中更好地把控每位运动员的疲劳情况并及时进行球员轮换或负荷调整。

目前，国外已有对Accelerometer设备精确性以及与相关指标信效度的研究[21,24,32,35]，针对不同项目的研究主要集中于足球、手球及橄榄球等项目，例如Russell等[31]探究了职业男子足球赛上、下半场加速及减速能力的变化规律；Wik等[38]研究了挪威国家女子手球比赛不同位置PlayerLoadTM的差异；Delaney等[12]研究了职业男子橄榄球比赛不同位置加速、减速及持续跑动的特征。国内的研究主要集中于集体球类项目的跑动距离和不同速度段跑动的外负荷及心率等内负荷特征[1,3-6]，缺少基于Accelerometer对集体球类项目比赛监测的相关研究，另外也尚无对各PlayerLoadTM指标与GPS及IMA指标相关性的研究，对于各PlayerLoadTM指标具体能反映的外负荷形式不够明确。

因此，本研究以中国优秀男子曲棍球运动员为研究对象，使用Accelerometer系统（Optimeye S5,Catapult Innovations, Melbourne, Australia）对比赛进行监测，通过逻辑分析、归纳和总结出我国曲棍球运动和集体球类项目Accelerometer及GPS相关指标的负荷特征和规律，并对其生物学原理进行深入分析，从而进一步弥补我国集体球类项目在Accelerometer监测上的空缺。本研究假设：1）前锋等进攻球员比赛产生更高频率的高强度持续跑动及爆发式运动；2）防守球员比赛主要维持低速度段的持续跑动且产生更少的爆发式运动；3）PlayerLoadTM与平均跑动距离呈极强的相关性且相关程度最高，2D PlayerLoadTM与平均IMA次数相关程度最高，PlayerLoadTMSlow与各指标相关程度最低。

2 研究对象与方法

2.1 研究对象

数据采集的对象为辽宁省男子曲棍球队16名运动员（身高：178.4 ±5.1 cm，体重： 75.6 ±9.6 kg）。辽宁省男子曲棍球队在2015年全国男子曲棍球锦标赛中取得了第1名的优秀成绩。并且在2015—2016年的全国系列比赛中均保持在前两名的优秀水平。因此，本研究选取的研究对象符合中国优秀男子曲棍球运动员的定义。

比赛选取辽宁省男子曲棍球队在2016年6月的全国男子冠军杯赛中的3场关键比赛，其中两场分别为半决赛和决赛。以及2016年11月和2017年1月的全国男子锦标赛的6场主要比赛，同时包括半决赛和决赛。全国男子冠军杯和锦标赛均是国内男子曲棍球年度比赛中竞技水平最高的赛事，代表着我国男子曲棍球运动员的最高水平。

2.2 研究流程

2.2.1 数据采集与监测

辽宁省男子曲棍球队在3场全国男子冠军杯赛及6场全国男子锦标赛中，每场比赛均将所有球员按照前锋、前卫及后卫进行划分，每位运动员在背部肩胛骨之间使用定制的背心佩戴信号接收装置(Optimeye S5, Catapult Sports, Australia)，装置内含100 Hz的三轴加速度传感器及10 Hz的GPS信号接收装置，对球员在比赛中的加速、减速、变向及高速跑等Accelerometer及GPS数据进行收集。

比赛中使用Catapult Openfield软件（Openfield，Catapult Sports，Australia）对不同位置各PlayerLoadTM指标进行实时的监测，并在软件上记录运动员的换人及上场时间，以保证采集的都是运动员比赛中的数据。在看台高处与曲棍球场地中的25码线平行设置两台高速摄像机（HDR-SR12E，Sony，Japan）对比赛全程进行摄制，以便赛后进行录像回放检查，确保不出现换人频率过快和涉及多人交换时的记录疏漏等情况。

2.2.2 数据处理

每场比赛结束后，将收集完毕的所有信号接收器与电脑连接，使用Catapult Openfield软件下载运动员的比赛数据并进行编辑。

图1 IMA指标示意图

Figure1. Schematic Diagram of IMA Indicators

(据Catapult Sports修改)

如图1所示，根据窄强度频带并结合比赛和训练中运动员不同强度的加速、减速及变向运动情况将不同强度IMA次数进行划分，1.5~2.5 m·s-2为低强度，2.5~3.5 m·s-2为中强度，大于3.5 m·s-2为高强度。根据施加的角加速度和特定的定向频带来确定IMA方向，以运动员加速度方向为基准，将运动员面朝的正前方为0°，将（-45°~45°）定义为加速；加速度朝向后方（-135°~135°）定义为减速；加速度朝向左侧（-135°~-45°）定义为向左变向，加速度朝向右侧（45°~135°）定义为向右变向。另外，将所有大于2.5m·s-2的加速、减速及变向的次数定义为High Intensity Events（HIEs）[20]。

PlayerLoadTM表示为“X、Y和Z轴上每个向量加速度瞬时变化率平方之和，再除以100的平方根”（见公式）[20]。PlayerLoadTM包括二维轴PlayerLoadTM和单个轴PlayerLoadTM，即：前后轴（Y轴）PlayerLoadTM，左右轴（X轴）PlayerLoadTM和垂直轴（Z轴）PlayerLoadTM。2D PlayerLoadTM指去除垂直轴，由前后轴及左右轴所产生的PlayerLoadTM，PlayerLoadTMSlow指当速度小于2 m·s-1时的PlayerLoadTM。

注：aY=前后轴加速度；aX=左右轴加速度；aZ=垂直轴加速度

2.2.3 数据分析

使用Excel软件对所有数据进行编辑整理，并通过使用SPSS Statistics 17.0软件对比赛前锋、前卫和后卫的Accelerometer及GPS指标进行差异性和相关性的分析。差异性分析使用配对样本检验，相关性使用皮尔森相关性分析。统计结果以“平均数±标准差”表示，差异性水平设定<0.05为具有显著性差异，<0.01为具有极显著性差异，相关性设定≥0.9为极强相关性，0.7≤＜0.9表示具有高度相关性，0.5＜＜0.7表示具有中度相关性，≤0.5表示具有低度相关性。

3 研究结果

3.1 基于Accelerometer及GPS比赛负荷量研究结果

通过表1可以发现中国优秀男子曲棍球运动员每场比赛平均跑动距离为5 505±2 048 m，高速跑距离约占跑动距离的7.3%。研究发现，平均加速与减速距离占平均跑动距离的20.7%，其中，加速距离占13.2%，减速距离占7.5%，均高于高速跑动距离比例。平均IMA和HIE为483±188和131±52次，其中，加速次数显著低于减速次数（<0.01），变向次数均显著高于加速和减速次数（<0.01），尤其左变向次数显著高于加速、减速和右变向次数（<0.01）。研究发现，低强度IMA占总IMA的72.9%，中等强度IMA占19%，剩余8%为高强度IMA，即HIE比例约为27%。平均PlayerLoadTM为488±189，2D PlayerLoadTM和PlayerLoadTMSlow分别约占PlayerLoadTM的60%和30%。

不同位置GPS指标上，前卫和后卫平均跑动距离均显著高于前锋（<0.05），前卫和后卫之间没有显著性差异；前卫平均高速跑动距离均显著高于前锋和后卫（<0.05），前锋和后卫之间并无显著性差异。爆发式运动方面，后卫平均IMA次数显著高于前锋（<0.05），前卫与后卫和前锋之间没有显著性差异；3个位置在平均HIE次数方面均无显著性差异；后卫平均加速次数均显著高于前锋和前卫（<0.05），并且减速次数显著高于前锋（<0.05）而与前卫无显著性差异，前锋和前卫在加速与减速次数上均无显著性差异；前卫平均各变向次数均显著高于前锋（<0.05），而与后卫没有显著性差异，后卫右变向次数显著高于前锋（<0.05），左变向次数上无显著性差异。各PlayerLoadTM指标上，前卫和后卫均显著高于前锋（<0.05），后卫PlayerLoadTMSlow显著高于前卫（<0.05），PlayerLoadTM和2D PlayerLoadTM上均无显著性差异。

表1 不同位置GPS及Accelerometer指标统计表

注：HIE，High Intensity Event，大于2.5 m·s-2的加速、减速及变向次数；高速跑动距离，速度大于5.28 m·s-1的跑动距离；AU，arbitrary units（任意单位）；a表示与前锋数据具有显著性差异（<0.05）；b表示与前卫数据具有显著性差异（<0.05）;c表示与减速具有极显著性差异（<0.01）；d表示与左变向具有极显著性差异（<0.01）；e表示与右变向具有极显著性差异（<0.01）。

3.2 基于Accelerometer及GPS比赛不同位置负荷强度研究结果

如表1所示，后卫每分钟跑动距离均显著低于前锋和前卫（<0.05），前锋和前卫之间没有显著性差异；在单位时间高速跑动距离上，其结果与单位时间跑动距离类似，即后卫均显著低于前锋和前卫（<0.05），而前锋和前卫之间无显著性差异。单位时间爆发式运动方面，前锋每分钟IMA次数显著高于后卫（<0.05）而和前卫之间无显著性差异，前卫和后卫之间同样无显著性差异；每分钟HIE次数上，前锋均显著高于前卫和后卫（<0.05），前卫和后卫之间无显著性差异；如图2所示，单位时间具体各IMA指标上，前卫每分钟加速次数均显著低于前锋和后卫（<0.05），前锋和后卫之间无显著性差异；前锋每分钟减速次数显著高于后卫（<0.05），前锋和前卫以及前卫和后卫之间无显著性差异；后卫每分钟左变向次数均显著低于前锋和前卫（<0.05），前卫同样显著低于前锋（<0.05）；每分钟右变向次数上，前锋均显著高于前卫和后卫（<0.05），前卫和后卫之间无显著性差异。单位时间各PlayerLoadTM指标上，3个位置每分钟PlayerLoadTM均无显著性差异；每分钟2D PlayerLoadTM和PlayerLoadTMSlow结果相似，即后卫均显著低于前锋和前卫（<0.05），前锋和前卫之间无显著性差异。

3.3 基于Accelerometer及GPS比赛负荷相关性研究结果

由表2所示，总体上，PlayerLoadTM、2D PlayerLoadTM和PlayerLoadTMSlow均与平均总跑动距离呈极强的相关性（＞0.9，＜0.01，见图3）且相关程度均高于与其余Accelerometer及GPS指标（＜0.9，＜0.01），另外2D PlayerLoadTM与平均跑动距离的相关程度最高（=0.991，＜0.01）。平均IMA次数均与各PlayerLoadTM指标呈高度相关性（＞0.7，＜0.01），尤其与PlayerLoadTM和2D PlayerLoadTM相关程度更高（＞0.8，＜0.01），其中与2D PlayerLoadTM相关程度最高（=0.830，＜0.01）。各PlayerLoadTM指标与平均HIE次数均呈高度相关性（＞0.7，＜0.01），与IMA次数相关性相似，但相关程度普遍低于与IMA次数。

图2 不同位置单位时间各IMA指标对比图

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

注：a表示与前锋数据具有显著性差异（<0.05）；b表示与前卫数据具有显著性差异（<0.05）。

表2 不同位置Accelerometer及GPS指标与各PlayerLoadTM指标相关性统计表

注：**表示具有极显著性差异（<0.01）。

不同位置上，除了前卫PlayerLoadTMSlow与平均总跑动距离呈高度相关性（＞0.8，＜0.01），前锋和后卫各PlayerLoadTM指标均与平均跑动距离呈极强的相关性（＞0.9，＜0.01），其中前锋各PlayerLoadTM指标与平均跑动距离相关程度均高于前卫和后卫相应指标，并且前锋2D PlayerLoadTM与平均跑动距离相关程度最高（=0.996，＜0.01）。爆发式运动方面，每个位置平均IMA次数均与各PlayerLoadTM指标呈高度相关性（＞0.7，＜0.01），其中前锋和前卫相关程度均高于后卫，尤其在PlayerLoadTM和2D PlayerLoadTM指标上（＞0.8，＜0.01），并且前卫平均IMA次数与2D PlayerLoadTM相关程度最高（=0.898，＜0.01）；平均HIE次数上，前锋和前卫均与各PlayerLoadTM指标均呈高度相关性（＞0.8，＜0.01），后卫仅与PlayerLoadTMSlow呈高度相关性（＞0.7，＜0.01），而与PlayerLoadTM和2D PlayerLoadTM呈中度相关性（＞0.6，＜0.01）。

图3 总跑动距离和PlayerLoadTM及2D PlayerLoadTM相关性示意图

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

4 分析与讨论

4.1 基于Accelerometer及GPS比赛负荷整体特征

中国优秀男子曲棍球运动员每场比赛平均跑动距离为5 505±2 048 m，平均PlayerLoadTM为488±189。平均跑动距离与蔡旭旦[2]针对国内优秀男子曲棍球运动员比赛的研究结果相似（5 788±1 710 m），但每项结果均低于Polglaze等[25]对澳大利亚男子曲棍球队比赛的研究，尤其体现在总PlayerLoadTM（617±106）上，表明我国男子曲棍球运动员整体跑动能力与世界强队存在一定差距以及对训练负荷调整的必要性。2D PlayerLoadTM和PlayerLoadTMSlow分别约占总PlayerLoadTM的60%和30%，结合Hulin等[16]研究发现，PlayerLoadTMSlow与速度小于2 m·s-1的跑动距离之间不存在相关性（=0.26），且曲棍球运动很少涉及肢体碰撞，由此可推测本研究30%的负荷占比可能主要来自速度小于2 m·s-1时的加速、减速及变向等爆发式运动，说明PlayerLoadTMSlow可能更适合监测速度小于2 m·s-1时的爆发式运动，同时说明在低速度段同样存在一定比例的爆发式运动。

研究发现，比赛平均IMA和HIE次数均低于Holme[17]对优秀手球运动员训练的研究结果，这可能跟不同项目的特点以及比赛和训练的时长有关。变向尤其左变向次数显著高于加速和减速次数。此发现同样出现在Holme的研究，由此推测，集体球类项目对于爆发式运动中的变向尤其左变向能力的要求更高，训练中应重点加强球员的变向尤其左变向能力。低强度IMA比例高于Holme的研究，而中高强度比例则相反，更多高强度的运动形式往往成为比赛的关键点，表明我国男子曲棍球运动员需加强高强度运动负荷比例，尤其各项高强度爆发式运动。而不同项目同样占比最高的低强度IMA也说明不应忽视低强度爆发式运动能力的训练。比赛平均减速距离比例低于Akenhead等[7]对英国职业男子足球队比赛的研究（加速、减速及高速跑动距离占比：9.8%、8.6%和4.8%），而Dalen等[10]研究发现，挪威职业男子足球队比赛加速和减速距离占比分别为5.5%和3.6%，且高速跑比例高于本研究（7.7%）。造成差异的原因可能跟运动项目的场地面积以及参赛人数等有关，两项足球比赛的总跑动距离均高于本研究，使得部分指标占比更小，但不可忽视的是，本研究的结果显示加速、减速及高速跑动距离均低于国外两项足球比赛的研究结果，且更低的减速及高速跑距离比例，进一步说明我国男子曲棍球队需加强高强度身体运动能力以及调整相应训练负荷比例。

以上研究结果表明，加速、减速及变向等爆发式运动在职业男子曲棍球运动中具有十分重要的研究价值，相比各速度段的持续性跑动，不同强度的爆发式运动均会形成更强烈的瞬时身体紧张度与能量消耗[13]，即便处于低速的跑动中也随时可能进行高强度的爆发式运动。因此，对于曲棍球运动等间歇性以及重复冲刺的集体球类项目，瞬时地启动、急停及变向等灵敏能力往往影响着其它高强度运动，且对比赛的局势产生决定性影响。仅研究速度相关指标忽视了总的能量消耗和身体负荷，无法达到对疲劳的全面监控。因此，也提示曲棍球等集体球类项目除了对运动员有氧供能能力有较强需求外，同样需要运动员具备较强的无氧供能能力，这提示教练员在训练中针对不同位置运动员需对有氧及无氧供能系统的训练比例进行合理分配。

4.2 基于Accelerometer及GPS比赛不同位置负荷特征比较

前锋每分钟IMA、HIE及PlayerLoadTM均为最高，且每分钟IMA显著高于后卫，每分钟HIE及变向次数显著高于前卫和后卫，与Luteberget等[19]对挪威国家女子手球队的研究结果相似。这可能跟前锋更为频繁的轮换以及能够更为充分的休息，而前卫和后卫更长的上场时间有关。另外，这也跟前锋位置的特殊性有关，作为主要的进攻位，前锋必须针对对方防守球员时刻利用灵敏能力创造空间来闪避对方并带球过人，因此在各个方向上都会产生更为频繁的瞬时加速、急停及变向，从而也产生了更高的每分钟PlayerLoadTM。另外，更高的每分钟HIE进一步说明了前锋尤其对于高强度加速、减速及变向能力的要求。这提示教练员针对前锋位置在总体上应以短时间高强度的训练模式为主。应重点发展其快肌纤维，增加快肌纤维的直径及其相关酶活性，在能量代谢方面应重点提高其无氧系统供能能力，尤其需提高磷酸原系统的供能能力。磷酸原系统供能能力的强弱直接决定前锋整场比赛抢断、传球、射门及过人等涉及高强度瞬时加速（启动）、减速（急停）及变向（急转）等关键运动表现能力。均可采用短时间高强度的重复练习，例如短距离重复冲刺（repeated-sprint）的练习等，需注意最大冲刺时间不应超过10 s来最大动员生成ATP的能力，每次冲刺的间歇时间需能满足ATP、CP的充分恢复，即应长于30 s。另外根据糖酵解系统约30~60 s可达最大供能速率且约可维持约2~3 min，结合比赛中前锋的运动特点，建议协同发展其糖酵解系统的供能能力，提高最大乳酸能力及乳酸耐受力，可采用高强度间歇训练（HIIT），需注意间歇时间的设定应使机体处于不完全恢复状态以此来刺激最大乳酸的生成。

前卫每分钟HIE显著低于前锋，但在每分钟PlayerLoadTM方面并无显著性差异。说明前卫较前锋产生更高频率的低强度IMA，并更多地维持相对稳定速度的持续跑动，因此总跑动距离显著高于前锋。这可能跟前卫的全场跑动面积有关，前卫大部分时间身处比赛中场，既需要衔接前锋进行进攻，带球传接，又必须做好防守，防止对方长传或后传，并做好拦截抢断工作。从中可以看出前卫在比赛中担任着攻防的双重任务，这就决定了前卫以持续性跑动为主的运动特征，尤其体现在前卫平均高速跑距离均显著高于前锋和后卫，同样结果出现在Vigh-Larsen等[37]对丹麦职业足球比赛的研究。这也提示教练员针对前卫的训练应加强其持续跑动能力，考虑前卫更加宽广的跑动面积和更高的跑动距离以及更低的轮换次数，前卫需进行更高的有氧供能能力的训练，同时能对持续高速跑产生的乳酸起到代谢作用。具体可采用结合多种持续训练方法，包括变速持续训练、法特莱克训练及匀速持续训练。另外，前卫每分钟加速次数均显著低于前锋和后卫，这可能是由于比赛中前卫更多需要发挥组织性的作用，协调好前锋和后卫间的配合，因而一定时间内处于匀速持续跑动的运动状态所致，结合前卫更高的高速跑距离，同时不应忽视其无氧供能系统的训练。

后卫平均跑动距离及PlayerLoadTM均为最高，且显著高于前锋，与Ramos等[28]对巴西U17和U20女子足球比赛的研究结果一致。推测相对于前锋和前卫，后卫更多需要进行针对对方前锋进攻的防守以及协助前卫和前锋进行有效进攻和拦截，且需要时刻保持持续跑动紧跟前卫和前锋，以防对方截球进行反攻，另外需要针对比赛中出现的对方截球长传时的加速反跑，因此形成后卫更高的跑动距离和PlayerLoadTM。研究发现，后卫PlayerLoadTMSlow显著高于前卫，而IMA及HIE并无显著性差异，因此推测后卫在速度小于2 m·s-1段产生了更多持续性跑动，并由此形成更高的总跑动距离，同样体现在后卫高速跑距离显著低于前卫。另外，后卫每分钟PlayerLoadTM、IMA及HIE均为最低，且每分钟IMA和HIE均显著低于前锋，结合前锋每分钟IMA、HIE及PlayerLoadTM均为最高，且每分钟HIE显著高于前卫和后卫，推测每分钟PlayerLoadTM的差异受球员位置的影响较大。进攻位经常需要带球过人，从而产生更多的加速、急停及变向，因此产生更高的每分钟PlayerLoadTM。相反的，防守位更多的需要针对对方进攻球员的运动形式被动的进行相应的调整，因而产生加速、减速及变向的频率相对更少，相应产生的每分钟PlayerLoadTM就更低。而本研究发现，后卫每分钟加速次数最高且显著高于前卫，说明防守位在爆发式运动中相对表现为更低的每分钟减速及变向次数，但不包括每分钟加速次数。可以推测，这是由于防守位是比赛防守的重点，尤其需要在己方禁区小范围对对方进行拦截并抢断，因此需针对对方进攻球员进行瞬时加速以跟上进攻球员并进行近身拦截抢断。这提示教练员同样不能忽视防守位爆发式运动能力的训练，尤其是短距离启动加速的能力。另外，针对后卫等防守位既应重点发展其爆发式运动能力，尤其高强度加速能力以跟上对方进攻球员，甚至凭借更优秀的加速能力对对方进行抢断；也需要考虑到后卫更高的总跑动距离，在比赛中不断来回补位，且轮换次数相对更少，同样需要发展其持续跑动能力。因此，对于后卫的有氧及无氧供能系统均提出相对高的要求。

4.3 基于Accelerometer及GPS比赛负荷相关性整体特征

总体上，PlayerLoadTM与跑动距离呈极强的相关性，此发现与Kennedy等[18]对世界职业男子曲棍球比赛的研究结果相似（=0.910，<0.01），同样的结果出现在Coniglio等[9]针对美国大学女子足球赛的监测报告（=0.971，<0.01）。2D PlayerLoadTM较PlayerLoadTM和PlayerLoadTMSlow与总跑动距离相关程度更高（=0.991），而Roe等[29]对职业橄榄球联赛的研究显示PlayerLoadTM与总跑动距离呈最高的相关性。这可能跟两个项目总跑动距离的差异有关。以上分析说明，当在室内以及GPS信号弱的场地，PlayerLoadTM和2D PlayerLoadTM均可作为集体球类项目跑动距离的有效替代指标，而2D PlayerLoadTM可能更适合曲棍球运动跑动距离的实时辅助或替代监测。另外，PlayerLoadTM与高速跑距离呈高度相关性（=0.729，<0.01），而Gallo等[15]对澳式橄榄球的研究发现两者仅存在中度相关性（=0.65）。这可能跟两个项目不同的场地面积以及高速跑比例差异有关。

根据检索尚未发现国外有对各PlayerLoadTM与IMA和HIE相关性的研究。研究发现，各PlayerLoadTM均与IMA和HIE呈高度相关性（＞0.7），而与IMA相关程度均高于HIE，尤其表现在PlayerLoadTM和2D PlayerLoadTM（＞0.8）。验证了整体上低强度IMA占比最高，对各PlayerLoadTM提升较为明显。另外，2D PlayerLoadTM较PlayerLoadTM和PlayerLoadTMSlow与IMA和HIE相关程度更高。说明整体上2D PlayerLoadTM更适合实时监测曲棍球项目的爆发式运动，但不同位置仍存在着差异。

4.4 基于Accelerometer及GPS比赛不同位置负荷相关性比较

研究发现，每个位置PlayerLoadTM与总跑动距离相关程度均高于其余指标（＞0.9与＜0.9），表明曲棍球比赛各强度持续跑动占据了主要负荷比例，因此需引起教练员注意。即便前锋在比赛中爆发式运动占据了重要的比例，但针对持续较长时间、高强度、间歇性的曲棍球比赛，有氧供能系统仍是前锋的主要供能系统，即有氧供能系统占据了绝大部分的供能比例，提高有氧供能能力能够增加前锋全场有效跑动范围以及下半场的有氧耐力。另外，由于前锋在整场比赛中会进行更高频率的高强度爆发式运动，因此会产生更多能源储备上的消耗，乳酸大量堆积，更容易产生疲劳，由此也会减弱前锋持续性跑动的能力。因此，提示教练员针对前锋的训练同样也不能忽视有氧供能系统对于提升乳酸清除能力、延缓疲劳产生的重要性，从而提高整场比赛尤其下半场中前锋耐力水平的作用。

研究发现，每个位置PlayerLoadTM及2D PlayerLoadTM均与IMA和HIE呈高度相关性，但前锋和前卫相关程度均高于后卫（＞0.8与＞0.7）。说明PlayerLoadTM及2D PlayerLoadTM可能对产生更高频率爆发式运动的位置更具有敏感性。与此类似，Gabbett等[14]研究发现，澳大利亚职业男子橄榄球比赛产生更高碰撞及重复高强度活动频率的前锋和勾球手的各PlayerLoadTM与碰撞和重复高强度活动次数的相关程度均高于后卫。另外研究发现，前锋各PlayerLoadTM与IMA相关程度均低于HIE，而前卫和后卫则相反。推测这可能跟前锋相比前卫和后卫更高的每分钟HIE以及其占每分钟IMA更高的比例有关，说明各PlayerLoadTM可能受中高强度爆发式运动的影响更为明显。支持此观点的结论同样出现在Roe等对职业橄榄球联赛的研究中，研究发现，当在碰撞次数中加入并列争球次数（即强度增加），各PlayerLoadTM与碰撞次数的相关程度则得到提高。另外，爆发式运动数据无法在运动中实时监测，这提示教练员可重点使用PlayerLoadTM和2D PlayerLoadTM来对比赛和训练中前锋和前卫的爆发式运动进行实时的辅助监测，尤其应重点监测前锋的HIE变化，以此更好地把控比赛中球员的轮换，使得疲劳最小化以及训练中负荷强度的控制。

另外研究发现，前锋和前卫HIE与各PlayerLoadTM均呈高度相关性且与PlayerLoadTMSlow相关程度较低，后卫HIE与PlayerLoadTMSlow呈高度相关性，而与PlayerLoadTM及2D PlayerLoadTM呈中度相关性（＜0.7）。结合后卫更高的每分钟加速次数，说明后卫在速度小于2 m·s-1时产生更多中高强度的爆发式运动，尤其中高强度加速次数，也进一步验证了后卫更高的每分钟中高强度加速次数的产生可能跟针对对方进攻球员而进行瞬时加速近身抢断有关，同时提示教练员针对后卫HIE应使用PlayerLoadTMSlow进行监测。

5 结论与建议

1. 中国优秀男子曲棍球运动员比赛整体跑动能力与世界强队存在一定差距，需加强整体跑动负荷量及高强度持续跑动与爆发式运动能力。集体球类项目对变向尤其左变向能力具有更高的要求，应重点加强每个位置反复变向尤其左变向能力的训练。

2. 前锋比赛产生更高频率的高强度爆发式运动，应重点加强磷酸原系统供能及短距离重复冲刺能力，提高比赛中加速（启动）、减速（急停）及变向（急转）等灵敏能力，同时不应忽视有氧系统对乳酸的代谢作用。前卫较前锋产生更高频率的低强度爆发式运动，且表现出更高的高强度持续跑动；后卫跑动距离最高，较前卫产生更多低速度段的持续跑动。应加强两者的有氧供能系统，提高整场比赛的持续跑动能力。后卫较前锋和前卫产生更高频率的加速次数，并在速度小于2 m·s-1时产生更多中高强度的爆发式运动，表明防守球员同样存在甚至超过进攻球员的爆发式运动。应重点加强磷酸原系统和下肢爆发力，提高针对对方前锋进攻时瞬时加速进行近身抢断的能力。

3. Player LoadTM和2D Player LoadTM均可作为集体球类项目平均跑动距离的有效替代指标，建议结合两项指标共同多角度进行实时监测。2D Player LoadTM更适合作为曲棍球项目跑动距离及爆发式运动的实时辅助或替代监测。PlayerLoadTMSlow更适合监测速度小于2 m·s-1的爆发式运动。不同于前锋和前卫，后卫HIE更适合使用PlayerLoadTMSlow进行监测。

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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

国家体育总局体育科学研究所基本科研业务费资助项目(基本17-30); 浙江省新苗人才计划(2016R405093)。

冯锐,男,在读硕士研究生,主要研究方向为运动生理学与运动训练,E-mail:472101523@qq.com。

陈小平,男,教授,博士,博士研究生导师,主要研究方向为运动训练,E-mail:chenxiaoping@ciss.cn。