運動表現分析在足球領域的發展現狀及未來展望

宋英哲 張璐

(1.北京體育大學中國足球運動學院 北京 100084;2.華南理工大學 廣東廣州 510641)

2015年，國務院辦公廳印發了《中國足球改革發展總體方案》，在國家的大力扶持和社會各界的不斷努力下，我國足球運動的發展進入到了新的加速期，科學技術作為第一生產力，同樣在體育領域為足球運動的蓬勃發展推波助瀾，隨著科學技術的不斷發展，大量的科技成果被運用到足球領域中，如視頻助理裁判、VAR的出現以及門線技術等，都對比賽裁判的精準判罰具有重要的影響。各種心率實時監控系統的應用，使教練員和運動員能夠更加精確地監控運動狀態，通過生理指標的反饋，及時作出調整。提高足球運動員的比賽表現水平是訓練的出發點和最終目標，因此，對足球比賽表現的客觀分析是制定訓練目標與評估訓練效果的主要依據。足球運動員在場上的表現，主要從技術、戰術、體能、心理方面以及運動智能進行評價，隨著科學技術與體育運動領域的不斷深入融合，對運動員競技狀態的監控、管理變得更加輕松了，但同時也對運動員的競技表現提出了更高的要求。在這一基礎上，運動表現分析成為近些年國內外比較熱門的研究領域，運動表現分析，不僅綜合分析了技戰術和體能方面，而且還綜合考慮了影響比賽的多重因素，如情境因素、比賽結果、主客場等的影響，比起以往簡單地分析技戰術，更加符合真實的比賽情景，但是目前對于運動表現分析的研究主要集中在國外，國內相關的運動表現分析方面的論文和研究比較少，在國內職業俱樂部對運動表現分析的重視程度還不夠高，該文在此基礎上對運動表現分析在足球領域的發展現狀進行研究，并且對其未來的發展前景和對足球的影響進行探索，在大數據信息化時代的背景下，為我國運動表現分析的應用和發展提供理論依據和指導。

1 研究對象與研究方法

1.1 研究對象

該文針對國內外對運動表現分析文獻，對運動表現分析現階段在國內的應用現狀作出分析，同時對國外的應用現狀進行概述，為運動表現分析的研究和發展提供理論基礎。

1.2 研究方法

1.2.1 文獻資料法

以運動表現分析、比賽表現分析、Sports performance analysis、soccer performance analysis、足球比賽表現分析、足球運動表現分析等為關鍵詞，在中國知網、維普、web of science 等論文網站上進行檢索，同時以《An introduction to performance analysis of sport》一書為參考。

1.2.2 邏輯推理法

通過文獻資料法獲得的相關信息，對運動表現分析的應用進行合理的分析，為我國深化表現分析的理解和進一步促進表現分析的使用提供理論依據。

1.2.3 統計分析法

在描述的基礎上，以實際比賽中的數據舉例，對運動表現分析的作用和意義進一步分析。

2 運動表現分析理論研究

2.1 運動表現分析概念的界定

2.1.1 運動表現分析的概念

運動表現分析與其他分析類科研方法最重要的區別就是基于真實的比賽情境。對于分析運動表現時所用到的數據，不僅僅局限于觀測到的數據，還可以包括各種定性數據、定量數據、運動標注分析。除此之外，運動時平均心率、最高心率、運動時血乳酸、肌電、心電等都可以作為運動表現分析的數據來源。傳統的分析，對球員在場上決策的過程，不能夠很好地分析，但是運動表現分析的多元性使這一點成了可能。對于運動表現分析和實驗室數據的分析二者之間的差別，其中較為關鍵的區分點是生態效度（Ecological Validity），因為在實際運動表現場景中，進行觀察分析有著很強的生態效度屬性，能夠客觀、真實地反映運動員和運動隊的競技表現［1］。

2.1.2 運動表現分析的原因

運動表現分析是幫助運動員和教練員更好地進行決策，教練員、球員和球隊其他的分析人員需要進一步了解，在比賽中哪一個戰術，他們運用得最得當，效果最好，同時需要了解對手的缺點和最弱的防守點，這些都需要大量數據推斷的支持，為運動員、教練員等提供最真實的對手的實際情況。另外，運動表現分析，還可以彌補教練員有限的注意力，即使是最頂級的教練員在比賽結束后，也只能回憶起不到一半的重要比賽場景，這就是運動表現分析的視頻標注技術應用的點，幫助教練員更好地記憶比賽場景，從而實現對比賽情況的分析，反饋到訓練和下一場比賽中。運動員或教練組可以運用這些分析來探測比賽對手信息；體育俱樂部的管理人員可以利用這些分析對俱樂部運動員的競技表現進行評價，并可運用于轉會、選材參考；科研人員可以對這些分析進行總結與歸納，形成理論/（學科）體系，對其進行改進與完善；電視、網絡、報紙等大眾媒體則可以將分析結果運用于比賽報道之中［2］。下面以挪威男子足球國家隊比賽中有關進攻數據的描述性分析為例，如表1所示。

過往的印象都認為，挪威隊是一支以反擊為主的球隊，反擊的效率非常高，但是從表1中的數據可以看出，挪威隊最高效的進攻方式，實際上是組織進攻。上述的例子就是典型的運動表現分析的意義，反映出分析對象真實的情況。

表1 挪威隊從本方防守區域發動的進攻

2.1.3 使用運動表現分析的對象

運動表現分析主要由教練員為運動員提供反饋，來指導他們的訓練和增強他們在比賽中的表現，上一部分也說過，其能夠彌補教練員在場景識別過程中的不足。通過分析能夠得出客觀的結論，幫助教練員等人做出決策。此外，教練員自身的指導過程也可以被記錄，教練員可以對自身在執教過程中出現的問題進行反思和改正。還有就是，可以對裁判員在執法過程中的表現進行記錄，以及對裁判員的整場跑動路線進行記錄，優化了對裁判員的執法過程的管理。運動表現分析，還具有商業用途，電視轉播可以在直播比賽前對兩隊的基本信息進行簡單的概述，從而讓電視機前的觀眾更好地了解到比賽的信息，博彩公司也會使用這部分分析數據，對比賽的勝率和進球關系作出預測。

2.1.4 運動表現分析的方法

足球運動表現分析的發展主要得益于早期運動標注分析技術的應用，尤其是在技戰術表現分析領域中標注分析方法學與可靠性檢驗被廣泛討論。從原理上來看，有關團隊運動表現項目標注分析的核心主要是基于4 類指標信息的采集，包括位置、球員、事件或者行為和時間。運動標注分析是運動表現分析的一種方法，目前，對于運動表現分析的數據，常用定量的統計學方法對其進行處理，客觀性和直觀性是這類方法的優點之一。運用計算機的比賽分析，需要整合各個視頻片段，這個方法現在已經比較常用，但是仍然有許多地方需要用到傳統的分析方法，尤其是有些視頻拍攝不到的地方，或者是場上比較復雜的情況，計算機的視頻分析不夠精確時，需要傳統的人工標注介入。

2.1.5 運動表現分析的時段

運動表現分析可以分為延時分析和實時分析，延時分析即在賽后或者訓練結束之后進行分析，延時分析常用于對某支球隊的風格、戰術以及常用的打法和首發隊員做出系統的歸納，同時也可以用于建檔，對球員或者球隊進行縱向的追蹤；實時分析，在比賽中就針對實際情況進行分析，替補隊員和教練員在場下能夠及時了解對手以及隊員的情況，在中場休息時做出針對性調整。

2.1.6 運動表現分析定義總結

運動表現分析是應用于真實比賽情境中的運動表現。大量的方法可以應用于運動表現分析，范圍從高度定性到高度定量的方法，而且最顯著的特點就是在數據收集和分析的過程中幾乎不需要人為的參與。而且球隊教練、媒體、裁判和學術方面都可以使用運動表現分析，應用的范圍非常廣泛。表現分析的目標包括技術分析、戰術分析和跑動路線的分析，分析的內容也不僅僅局限于場上的隊員，而且還包括裁判和教練員的行為。

2.2 運動表現分析實證分析

2.2.1 比賽分析

比賽表現分析主要用于分析比賽中的行動以及與個人技戰術相關的數據。在足球運動中，可能會將每個場景中可能發生的數據記錄下來，技術方面的指標包括傳球、射門、搶斷等，同時會記錄整個球隊在比賽中關于這項技術的數據、個人在比賽中關于這項技術的數據、應用技術時的場區（足球場可能會根據需要劃分為9個部分）、應用這項技術的時間段和技術的結果（成功與否）。這些數據同樣可以用于戰術分析，如果一支球隊準備主打自己的左路或者右路，這些數據也可以反映出他們的戰術選擇。

比賽表現分析同樣也包括多個范疇，如技戰術方面、體能方面、心理方面。同時，對應的運動表現分析方法包括運動標注分析（Notational Analysis）和動作分析（Motion Analysis）1］。其中，運動標注分析方法可以對球員在比賽中的技術行為進行記錄，同時也可以進一步分析戰術行為，現階段大部分比賽表現分析都是基于運動標注分析進行，過去傳統的運動標注分析方法，不能很好地對戰術行為進行記錄，隨著GPS等技術的廣泛應用，現在可以對球員在場上的時間數據和空間數據進行精確的記錄，通過對過往比賽數據的記錄，也可以得出比賽的關鍵影響因素，如成功攻入對方禁區意味著射門威脅性、射門準確性、進球得分率的提高，這在很大程度上決定了球隊獲勝的概率。因此，成功攻入對方禁區的次數成了影響足球比賽結果的重要指標之一［3］。

2.2.2 體能表現分析

對于體能表現分析主要采用動作分析方法，有許多不同的方法能夠進行體能分析，初期分析方法基于球員的跑動距離，這種方法的原理是球員追蹤技術。球員追蹤系統包括無線電信號、GPS 定位等，如Prozone3 球員追蹤系統，以10Hz 的頻率記錄所有球員的X-Y軸運動路線，這些數據在收集之后，用定量檢驗的方法進行處理，再發送給俱樂部或者教練，不可否認的是，這種方法也會有一定的誤差影響。

動作分類主要包括兩個大類，一種包括2 種動作模式（運動和間歇），另一種包括7 種動作模式（靜止、走、后退、慢跑、沖刺、滑步、與球相關的移動），對于上述每一個動作的概念劃分在此不作細節闡述，將上述動作在比賽中的次數、平均時間和總時間占比用表格方式進行表示，如表2所示。

表2 一名足球運動員表現不同動作的次數、平均時間和百分比

從上表中可以看出，運動員在一場比賽中通常會進行124 次高強度運動，并且持續時間一般為2.63s。球員進行與球相關的行動包括控制球權和搶奪球權，二者大概占總時間的1.22%，如果在比賽中，對球員僅用運動和靜止2 個狀態劃分，將運動員在比賽中進行高強度行動定義為“運動”；將中等或者低強度運動定義為“間歇”，針對相同運動員進行分析的數據，如表3所示。

表2、表3 是按照不同的運動模式分類，制定的體能表現分析表格，由此可以看出，進行表現分析時，最重要的，是對所有分析的指標進行選擇，劃分清其定義，根據自己所要分析的內容，選擇合適的技戰術指標或者體能指標。

表3 運動員在比賽中表現間歇和運動的次數，平均時間和占比

3 運動表現分析應用現狀

運動表現分析的主要應用范圍，是針對球隊的教練員和其他技術人員，不僅是在比賽結束后對球員的表現進行反饋，而且可以對下一場比賽的對手提供前饋。目前，國外已經有與運動表現分析相關的專業，并且不斷地開設這方面的課程，最新的FIFA球員發展報告中指出，世界上有69%的足協沒有使用視頻分析來對球員和球隊在比賽中的表現進行監控，但是在國際足聯排名前20的足協，對表現分析的重視程度遠遠高于排名在50～100的足協，而且在俱樂部中增加了運動表現分析師這一角色，進一步證明運動表現分析是我國現階段亟待發展的方面。

隨著足球領域發展的深入，對于組建多學科團隊的要求越來越迫切，FIFA 的全球發展報告中統計了各個足協的教育計劃中支持的角色，如圖1所示。

從圖1 中可以看出，在排名前100 名的足協，絕大多數都非常注重守門員教練和體能教練的培養。與排名較低的足協（65%比17%）相比，排名前20 位的俱樂部為運動表現分析師提供了更多的機會。

圖1 足協教育計劃支持的角色

多學科團隊的成功部署，既需要技術教練的明確領導，也需要團隊專家之間的團結協作，這兩方面確保了對每個球員和球隊的支持最大化。精英會員協會、職業俱樂部和成功的足協所采用的現代方法是圍繞技術教練和球員建立一個全面的支持團隊。通常，多學科團隊由醫生、理療師、力量和體能教練、心理學家、運動科學家和數據分析師組成。成功的多學科團隊支持，為球員提供個人發展計劃，專注于他們的醫療、身體、技術、戰術、心理和社會發展。同時，球隊在訓練中非常注意針對進攻能力和防守能力的綜合訓練，增強球隊攻防綜合實力，杜絕“短板效應”，提高球隊攻防質量［4］。

4 運動表現分析發展前景

4.1 建立標準化檔案

對于足球運動員或者球隊在比賽中的表現，可以使用固定的技術指標進行評價，這就提出了標準化的檔案的概念，一套可以直接用來評定和比較球員/球隊在比賽中的各項（或某幾項），體能指標（如心率、跑動距離等）、比賽技戰術指標（如傳球、射門等）特征的圖表或文檔。標準化檔案的建立，可以為運動員、教練員給出即時的比賽表現信息反饋，對運動員改進自身表現，對教練員評估運動員狀態、制訂訓練和比賽計劃提供有效而科學的指導作用。建立標準化檔案，不僅可以提供實際反饋，而且可以對球員建立縱向檔案，對球員的發展進行長期管理，這對于我國青訓選拔體系的優化有著重要意義，國外的青訓選拔，不僅使用指標對球員進行評分，而且會對球員的長期發展進行監控。

4.2 與社會網絡分析法結合分析

社會網絡分析包括測量與調查社會系統中各部分（“點”）的特征與相互之間的關系（“連接”），將其用網絡的形式表示出來，然后分析其關系的模式與特征這一全過程的一套理論、方法和技術。將社會網絡分析方法應用于運動表現分析當中，球員之間通過球的轉移，彼此之間建立了基于傳球的“關系”，球員之間的傳球次數越多，則關系越密切。可以將球員和球員之間的傳球關系抽象地看成是一種“社會網絡”，在這種“網絡”中，球員即是“網絡節點”，球員之間的傳球可以看成是他們之間的“關系”。球員（節點）和傳球（關系）就構成了足球比賽中的“社會網絡”，稱之為“傳球網絡”。而“傳球網絡”和“社會網絡”的同構性，則暗示了采用社會網絡分析方法對足球比賽中的“傳球網絡”進行定量研究的可能性［5］。分析的結構包括整體網分析、局域網分析和個體網分析，其中核心—邊緣分析、凝集子群分析以及中介中心度等，都已經證實了可以在足球領域應用。

4.3 與復雜系統理論相結合

足球比賽的實際情況是多變的，受多種因素的影響，單純地分析數據不能夠真實反映多種因素的影響，球員在比賽中的表現可能會受主客場因素影響，在主場球隊的各項進攻數據指標更加積極，球隊在落后和領先時的打法也可能是不同的，同時還要考慮到球隊晉級和淘汰情況下的打法也可能不同。在職業足球頂級聯賽的競爭中，傳統意義上的強隊越來越難保持一直獲勝，很難就某一個賽季定義成功運動表現的關鍵特征。因此，2個連續賽季或者以上的研究樣本將對比賽表現關鍵因素的評估更具有說服力［6］。并且各項技戰術相關的指標應該充分考慮到比賽情境因素，這就需要復雜的數學模型與運動表現分析進行結合，如廣義線性模型可以對足球比賽中的各項比賽技戰術表現指標與比賽勝負的因果關系進行有效的界定，從而可以用來判定哪些比賽技戰術指標是比賽制勝指標。創建的模型提供的信息，可以運用于比賽表現評估、對手信息探測、選擇和修改訓練備戰計劃等足球運動實踐中［7］。除了廣義線性模型，還有混合線性模型、多元logistic 分析、相關性分析、重復測量方差分析等方法，目前都已經實證了可以在運動表現分析中應用。另外，數據級數推斷法在足球領域的應用為數據的顯著性進行了界定，增強了數據應用的意義。

綜上所述，未來職業體育將會出現這樣一個情景：表現分析師、運動生理專家、運動生物力學專家、數學和統計學專家、理療師和教練員將坐在一起，共同分析運動隊（員）的比賽表現，共同探索何種行為因素導致了優異的以及失敗的比賽表現。

5 結語

目前，運動表現分析在我國仍然是亟待發展的方向，不僅在實際應用上，而且在學術領域也需要發展，最重要的是要從思想上認識到運動表現分析的重要性。隨著科學技術的迅速發展，需要組建多學科的后備團隊，不僅需要運動表現分析師，還需要其他多學科的工作人員為球隊服務，這就需要學科間的相互融合，同時強化各學科的運用價值，將各學科的前沿研究成果進一步與足球領域相結合，對于一個足球運動員，從幼兒時期到職業生涯巔峰期，會經歷選材、訓練、測試、比賽等，運動表現分析與多學科融合，應該貫穿于運動員的整個職業生涯，最終幫助每一個運動員達到其職業生涯的最佳水平，這將是運動表現分析的意義所在。相信不久的將來，這一幕也可以在我國的職業足球俱樂部中出現。