世界级优秀男子跳高运动员关键运动技术研究

程泓人，江志全，苑廷刚*，姜自立，王国杰

CHENG Hongren1，JIANG Zhiquan2，YUAN Tinggang1*，JIANG Zili1，WANG Guojie3

跳高是我国田径的传统优势项目，纵观我国竞技体育发展史，一代又一代优秀的跳高运动员曾创造了中国男子跳高项目的辉煌历史。但是近年来，虽然王宇在2018年以2.30 m获得亚运会冠军，在2019年2月20日国际田联世界室内巡回赛德国杜塞尔多夫站跳出2.34 m的全国室内新纪录，但依然需要更高的突破。随着男子跳高项目在世界上的竞争愈加激烈的情况下，有必要对国外优秀男子跳高运动员的技术特点进行研究。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

以世界级优秀男子跳高运动员在2005年芬兰赫尔辛基世锦赛、2007年日本大阪世锦赛、2011年韩国大邱世锦赛、2015年北京世锦赛和2017年英国伦敦世锦赛6届赛事中2.28 m以上的跳次，以及国内现役优秀运动员近5年在比赛中跳出2.28 m以上的部分跳次为研究对象。

1.2 研究方法

1.2.1 实验测试

2台Sony摄像机，型号为DCR-TRV75E，定点和定焦拍摄，拍摄频率为50 Hz；机高为1.20 m。按照运动生物力学视频3D解析的拍摄要求进行，2台摄像机夹角为90°。摄像机①平行跳高横杆正对运动员起跳正前方平面，拍摄距离约为25 m；摄像机②垂直于跳高横杆正对运动员起跳正侧面，拍摄距离约为35 m。由于国内男子跳高运动员基本都是左腿起跳，因此在国内比赛中不采集右腿起跳的运动员视频。在现场比赛视频采集时，主要采用图1所示的机位和视频采集方法，采用在看台最前排，兼顾左右两侧助跑起跳运动员的视频采集。在比赛前后，使用Peak三维标定框架进行现场标定，作为校准图像。

1.2.2 运动视频解析

使用运动生物力学三维视频解析系统Peak Motus 9.0，在比赛现场对运动员的运动技术表现进行现场采集，对采集到的跳高运动员从助跑倒数第3步（或倒数第2步）到身体着垫这个阶段的图像进行分析，采用直接线性DLT转换获得运动员关节点和质心的空间三维坐标。人体模型参数采用日本的松井秀治模型，并对跳高架4个端点进行数字化标定。原始数据使用低通滤波进行数据平滑处理，截断频率为6 Hz。

图1 跳高比赛现场视频采集Figure 1. The Diagram ofVideo Capture from the On-site High Jump

1.2.3 文献资料调研

根据本文的研究目的和研究方法，通过中国知网、超星数据库、万方数据库和EBSCO等网络学术资源搜索引擎，以“世界级优秀男子跳高运动员”“跳高关键技术特征”“跳高关键技术参数”等为关键词搜索浏览相关文献。

1.2.4 专家访谈

就优秀跳高运动员的关键运动技术参数（如助跑速度、最后两步步长、起跳时机、起跳距离、起跳水平速度和垂直速度、起跳角度、摆动腿摆动速度、攻杆姿态角度、3H高度、过杆姿态等）进行专家咨询，访谈专家为国家田径队以及各省份曾教出过优秀跳高运动员的知名教练员（表1）。

1.2.5 统计分析

使用Excel 2016和SPSS 21.0统计软件对收集到的数据进行相关的统计分析，筛选出具有代表性的数据，主要是最大值max、最小值min、平均值M和标准差SD。参数间的显著性差异定为：P＜0.05为显著性差异，P＜0.01为明显的显著性差异，P＜0.001为特别显著性差异。

2 研究结果

2.1 背越式跳高运动的关键技术动作阶段划分

世界上几乎所有的跳高运动员都采用背越式跳高，又称“福斯贝里式跳高”。助跑步数为8～12步，前段跑直线，后段跑弧线，用离横杆较远的腿起跳（文超，2013）；起跳离地后，保持伸展姿势向上腾起，并在摆动腿及其同侧手臂的带动下，加速身体围绕纵轴旋转，使身体背对横杆；当头、肩越过横杆后，及时仰头、倒肩、展体、挺胸，并稍后收双腿，形成杆上背弓姿势，同时身体重心尽量靠近横杆，以充分利用腾空高度；当身体重心移过横杆后，应加速向上甩腿越过横杆，过杆后以背部落垫（或以后滚翻形式落垫）。背越式跳高关键技术阶段主要划分为助跑、踏跳、起跳、攻杆、过杆和落垫。其中，最主要的技术阶段为踏跳、起跳、转体、攻杆和过杆，而踏跳和起跳是最为关键的技术阶段（Ritzdorf，2008）。

表1 跳高项目的关键运动技术参数的专家访谈Table 1 Expert Interview with Key Sports Technical Parameters of the High Jump

2.2 跳高运动员助跑的形式和轨迹

跑动轨迹分为左右两侧，助跑轨迹一般为弧形的“L型弧线”，不同运动员的弧线轨迹和弧度不同，个性化特征鲜明；助跑最后4步通常为运动员由直线助跑转向弧线助跑的标志点；弧线助跑后4步与跳高架横杆平行方向的弧度角度约为60°、45°、40°和30°左右，助跑弧线呈现由大到小的变化趋势（图2）。

世界级男子跳高运动员主要采用左脚起跳和右侧助跑的形式（Juha et al.，2007；Michiyoshi et al.，2008），约占65%；小部分运动员采用右脚起跳和左侧助跑的形式，约占35%。如对2017年伦敦世锦赛男子跳高前8名运动员的助跑技术分析发现，其中5名运动员是左脚起跳和右侧助跑，3名运动员是右脚起跳和左侧助跑（Nicholson et al.，2019）。左右脚起跳的运动员都能创造世界级优秀成绩，二者成绩间的差异性不显著。

2.3 助跑最后2步的步长、节奏和步速度

跳高项目的助跑技术与其他跳跃项目有很大的不同，背越式跳高的助跑一般为开始是垂直于横杆的直线助跑，到最后起跳前的4～6步变成弧线助跑。运动员在助跑攻杆的过程中，身体逐渐从面向横杆转到背向横杆。表2显示，7名运动员在倒数第2步步长的平均值为2.18±0.16 m，倒1步的平均步长为2.06±0.11 m，平均值相差0.12 m；部分倒3步步长数据中，巴希姆的助跑最后3步节奏呈现出“小-大-小”的特点，而莱森科的节奏是“大-小-小”，加扎勒和里韦拉的节奏则是“小-大-大”。由此可见，不同技术特点的运动员在助跑节奏上已展现出很大的不同。在助跑最后1步，步长最大的是加扎勒的2.22 m，最小的是邦达连科的1.90 m。李国东等（2004）研究发现，运动员的最后1步步长随身高的不同应有所变化，并且一步要尽可能大，这样有助于起跳腿后蹬和摆动腿前肌群肌肉拉长，使身体重心前移。通过最后越过高度和运动员的身高来看，步长还是有很大的个体化差异，与运动员的速度能力、弹跳能力和技术水平有很大的关系，助跑节奏及最后1步大小不存在固定的评判标准。

图2 背越式跳高运动运动员助跑形式和助跑轨迹曲线示意图Figure 2. The Diagram of the Running Form and the Running Track Curve of the Fosbury FlopAthletes

2015年北京世锦赛和2017年伦敦世锦赛，跳过2.28 m以上高度的7位选手，助跑最后2步均速最快的是邦达连科的 7.99 m·s-1，最慢的是加扎勒的 7.20 m·s-1，倒数第2步步速最快的是邦达连科的8.05 m·s-1，最慢的是加扎勒的7.20 m·s-1；邦达连科倒2步步速是8.05 m·s-1，倒1步步速是7.92 m·s-1；最慢的是加扎勒倒2步步速是7.30 m·s-1，倒 1步步速是 7.10 m·s-1，2个人的差距很大。出现这种情况是由2个人不同的步长和助跑节奏决定的，邦达连科最后2步的步长是所有选手中最短的，他采用的是小步子、快节奏的起跳方式。所有选手，最后2步步长最大的正是加扎勒，他选用大步子、节奏较慢的起跳方式。7位优秀选手助跑最后的平均速度在7.58±0.28 m·s-1，倒2步的平均步速为7.69±0.29 m·s-1，倒1步的平均步速为7.48±0.31 m·s-1。

表2 2015年、2017年田径世锦赛优秀男子跳高运动员助跑步速、步长数据表Table 2 Step Speed and Step Length Data of Elite Men's High Jumpers in the 2015 and 2017 IAAFWorld Championships inAthletics

2.4 起跳阶段（着地和离地）的速度与起跳角度

对于所有跳跃项目来说，最重要的是起跳环节，之前的助跑就是为了获得更大的起跳速度。而除了起跳速度以外，另一个重要的指标是腾起角度。跳高和其他跳跃项目相同，理想状态下是遵循抛物体上升的高度公式：H=（Vo2sin2α）÷2gH。在这里V0为腾起速度；α为腾起角度；g为重力加速度。石晓峰等（2009）发现，为增加H而追求更大的腾起速度V0效果并不好，这是因为在增大V0的同时降低了腾起角度α。因此，在研究如何增长运动员的跳跃高度时，要辩证地分析该运动员的技术特点。

从表3可知，世界优秀男子跳高运动员的腾起初速度为 6.06±0.44 m·s-1，腾起角度为48.15°±3.18°。对比表 4，国内优秀男子跳高运动员的腾起初速度为5.27±1.13 m·s-1，腾起角度为47.30°±1.23°。发现，国内运动员在腾起速度和腾起角度上都普遍低于世界优秀运动员，以至于达不到2.28 m以上的高度。而仔细观察国内跳高运动员在起跳离地瞬间的水平速度4.28±0.14 m·s-1和垂直速度4.64±0.19 m·s-1，均大于国外跳高运动员4.11±0.47 m·s-1和 4.56±0.25 m·s-1；不过在起跳着地瞬间的水平速度 7.04±0.25 m·s-1和垂直速度-0.01±0.32 m·s-1低于国外跳高运动员7.53±0.37 m·s-1和-0.01±0.43 m·s-1。

2.5 起跳阶段膝关节的角度

跳高的起跳阶段，即从起跳腿着地瞬间到离地瞬间这个阶段，在这期间运动员要改变身体原有的运动方向，并将水平速度尽可能多的转化为垂直速度以保证有充足的动力越过横杆。优秀男子跳高运动员助跑速度很快，着地时起跳腿所要承受的冲击力也很大。为了承受这么大的冲击力，保持起跳时的稳定，就需要下肢各关节保持合理的角度，尤其是膝关节的合理角度。从表5可知，世界优秀男子跳高运动员在起跳阶段膝关节的着地角度为165.50°±7.15°，膝关节的离地角度为 172.13°±3.24°，整个起跳阶段起跳腿膝关节的平均角度变化了6.63°。而在助跑的最后1步摆动腿着地的平均角度在141.30°±9.6°，膝关节离地平均角度为141.15°±6.0°，可见，在起跳时运动员的起跳腿要有充分的弯曲以缓冲极大的水平速度，并要充分蹬伸以获得更大的垂直速度。

2.6 起跳距离

起跳距离是指跳高运动员起跳瞬间足尖或足跟距离横杆或两跳高立柱连线之间的垂直距离。不同运动员的起跳距离差异性较大，具有鲜明的个性化技术特征。如2017年伦敦世锦赛男子跳高前3名运动员的起跳距离显著不同，冠军巴希姆2.35 m的起跳距离为1.36 m，亚军莱森科跳过2.32 m时起跳距离为0.85 m，第3名加扎勒跳过2.29 m的起跳距离为1.03 m。跳高运动员一般随着跳跃高度的增加而相应的增加，但也有运动员根据多年技术动作的惯性，仅做较少的调整。

从表6可知，对部分世界级优秀男子跳高运动员起跳距离的测试和分析数据结果来看，世界级优秀男子跳高运动员起跳距离一般介于0.85～1.38 m，平均值为1.15±0.32 m，起跳距离与成绩之间的相关系数r=0.35（P＜0.05），为显著性中度相关。一般来说，随着高度增加，运动员的起跳距离相应要增加。尤其是对运动员个人起跳成绩的研究和分析中，应该是随着高度的增加起跳距离增加，这一点需要进行专门性的研究。

2.7 起跳至腾空阶段身体质心的移动高度

起跳至腾空阶段身体质心高度是研究跳高技术的重要指标。美国生物力学专家詹姆斯·海提出的3H理论，即H=H1+H2-H3公式已被公认。过去的部分研究中（王琨等，2000；闫慧等，2015）都引用了3H理论，对跳高各阶段质心高度的研究也经常出现在国外学者的相关文献中（Antekolovic et al.，2006；Blazevic et al.，2006；Bruggemann et al.，1992；Dapena et al.，1990）。其中，H代表最终越过的横杆高度；H1代表起跳离地瞬间身体质心的高度；H2代表身体质心在空中腾起最高点的高度；H3代表身体质心腾起最高点与横杆之间的垂直距离（图3），H0表示最后1步的踏跳着地瞬间身体质心的高度。

表3 世界优秀男子跳高运动员起跳数据Table 3 The Takeoff Data of the World-class Elite Men's High Jumpers

收集归纳2005年、2015年和2017年3届田径世锦赛男子跳高项目跳过2.28 m以上共计16位运动员身体质心的移动高度（Juha et al.，2007；Nicholson et al.，2019）（表7），跳着地瞬间身体质心的高度H0的值为0.90±0.04 m，跳离地瞬间身体质心的高度H1平均高度为1.35±0.05 m，这2个值主要取决于运动员的身高腿长等自身条件。腾起最高点H2的平均高度为2.36±0.05 m，质心腾起最高点与横杆之间的垂直距离H3的值为0.05±0.03 m。其中，H2最大的是2015年世锦赛亚军邦达连科的2.47 m，他在这一跳中H3的值是0.11 m；H3最小的是2017年世锦赛季军加扎勒，只有0.01 m，这是一种很经济的过杆方式。

2.8 过杆身体姿态背弓角度的特征

背越式运动员过杆技术过程中的身体姿态，尤其是背越技术的“背弓”姿态，对过杆成败和效率极为重要（阳国诚，2005）。研究表明，世界级优秀跳高运动员都有着完美的“背弓”姿态，采用较大的背弓（较小的关节角度）依次过杆。尤其女子跳高运动员，背弓角度和效果比男子跳高运动员较好。好的背弓或背越角度可以提高过杆时身体质心的高度，能够有效地提高过杆高度。

图3 背越式跳高项目运动员质心移动高度的3H定义示意图Figure 3. The Diagram of 3H Definition ofAthlete's Height of Mass in Fosbury Flop

表4 我国优秀男子跳高运动员起跳数据Table 4 The Takeoff Data of the Chinese Elite Men’s High Jumpers

表5 世界优秀男子跳高运动员起跳阶段的膝关节角度Table 5 Knee JointAngle of the World-class Elite Men's High Jumpers

表8为2017年世锦赛男子跳高前3名运动员身体最高点时过杆角度参数。冠军巴希姆的整个过杆效率最好，他跳过2.35 m成绩时的背弓角度分别为头颈角131.2°、胸腹角度 127.0°和膝关节角度 115.1°，这种形式的过杆让巴希姆产生了较好的过杆效率；而亚军莱森科的背弓角度胸腹角度为157.9°，背弓效率较差，这样会抬高身体质心高度，造成过杆时身体质心势能的加大，不利于后续抬腿和举膝的过杆动作；第3名加扎勒过杆效果技术居中，但其膝关节角度过小，角度仅为80.2°，太贴近横杆，必然会导致过杆举膝时的触杆现象。

对跳高项目过杆背弓技术动作的研究，视频拍摄的摄像机放置在必须正对2个跳高立柱的位置，摄像机主光轴与2个跳高立柱连线之间成直线，这样获得的过杆时身体背弓角度才符合运动技术分析和研究的要求。

3 研究结论

1）跳高项目运动员跑动轨迹分为左右两侧，助跑轨迹一般为弧形的“L型弧线”，不同运动员的弧线轨迹和弧度大小不同，个性化特征鲜明；助跑最后4步通常为运动员由直线助跑转向弧线助跑的标志点；弧线助跑与跳高架横杆平行方向的弧度角度约为 60°、45°、40°和 30°。

2）世界优秀男子跳高运动员助跑倒2步的步长为2.18±0.16 m，最后1步的步长为2.06±0.11 m，按照由大到小的步长节奏助跑（P＜0.05），但存在个体化差异。

3）倒2步的助跑水平速度大小为7.69±0.29 m·s-1，最后1步助跑水平速度为7.48±0.31 m·s-1（P＜0.01），最后1步要完成转体和踏跳等动作，导致水平助跑速度下降。

4）世界级优秀男子跳高运动员踏跳着地瞬间的水平速度为7.53±0.37 m·s-1，垂直速度为-0.10±0.43 m·s-1；我国优秀男子跳高运动员在起跳着地瞬间的水平速度为7.04±0.25 m·s-1，垂直速度为-0.01±0.32 m·s-1，显著性低 于世界级优秀运动员（P＜0.01）。

表6 世界级优秀运动员起跳距离参数和成绩之间的相关性Table 6 Correlation between Take-off Distance Parameters and Results of World-class EliteAthletes

表7 世界优秀男子跳高运动员起跳至腾空阶段身体质心移动高度Table 7 Moving Height of the World-class EliteAthletes Takeoff to the Flight Stage Center of Mass /m

5）世界级优秀男子跳高运动员踏跳离地瞬间的水平速度为 4.11±0.47 m·s-1，垂直速度为 4.56±0.25 m·s-1；起跳离地瞬间的垂直速度显著性大于水平速度（P＜0.001），垂直速度越大说明助跑水平速度转换效率越好，成绩越好。起跳角度为48.15°±3.18°，腾起初速度（合速度）为6.06±0.44 m·s-1，在一定合理范围内起跳角度越大，成绩越好。

表8 2017年伦敦世锦赛男子跳高运动员身体最高点过杆时的背弓角度Table 8 The BackArchAngle of the Men's High Jumpers’Highest Point of the Bodies Overing the Pole at the 2017 World Championships in London

6）在起跳阶段膝关节的着地角度为165.50°±7.15°，膝关节的离地角度为172.13°±3.24°。

7）起跳着地瞬间质心的高度均值为0.90±0.04 m，起跳离地瞬间H1的平均高度为1.35±0.05 m，过杆身体质心最高值H2为2.36±0.05 m，质心距离横杆高度差H3的平均值为0.05±0.03 m。

8）世界级优秀男子跳高运动员起跳距离一般介于0.85～1.38 m，平均值为1.15±0.32 m。起跳距离与成绩的相关系数r=0.35（P＜0.05），为显著性中度相关。一般来说，随着高度增加，运动员的起跳距离相应要增加。

9）过杆的身体背弓角度或者姿态，尤其是躯干过杆时的角度或弧度，能够很好地反映运动员过杆技术的优劣。背越式跳高的过杆技术，建议采用背弓角度或者弧度较大的过杆方式，以降低身体质心过杆的高度效率。