體育運動專業主場比賽管理信息系統分析模型的設計

文/ 劉雅楠

◆主場比賽對職業運動隊來說是十分有利的，并且這是一個有待研究的重要問題。主場優勢的概念是由球隊在主場比賽中獲得的得分與賽季末獲得的總得分之比來確定的，當該比例超過50%時，才能討論主場優勢所帶來的利益。設計主場比賽管理系統的目的是展示如何計算賽事中主場優勢。以足球比賽為例，通過主場比賽管理信息系統對1987年至2017年30個賽季共計18055場比賽進行分析，結果顯示主場比賽球隊得分超過50%，且主隊的平均優勢為61.4±2.95%，充分體現了球隊的主場優勢。

◆ 體育運動專業；主場比賽信息管理系統；主場優勢；足球

當今社會，統計學技術在生活的各個領域中已經廣泛使用，尤其應用在體育比賽過程的評估中。在我國，許多專業運動部門無法準確預測體育比賽結果，導致球隊喪失對比賽正確的判斷。因此，研究體育比賽績效分析的新方法成為了運動部門的重點。從本質上講，就是在運動競賽之前收集運動員的各種比賽數據，并進行分析研究，為運動員制定最佳的比賽策略。設計主場比賽管理信息系統的目的是為了方便運動員和教練快速準確的計算出體育比賽的主場優勢，以便為運動員的職業生涯發展起到指導作用[1]孫超.信息技術在學校體育工作中應用的研究現狀與特征[J].哈爾濱體育學院學報,2018,36(04):70-75.[2]陳一曦,耿銘閣,林向陽.青少年體育俱樂部標準化管理體系構建研究[J].福建師范大學學報(自然科學版),2018,34(05):101-108.。

以足球為例，主場優勢是決定足球比賽結果的重要因素。近年來，主場優勢已然成為了足球運動員，技術團隊，球迷和媒體組織茶余飯后討論的熱點話題。自1866年首次比賽規定了今天的一些足球規則以來，就已經開始探索研究主場優勢。主場優勢的影響因素表現為：(1)觀看比賽的觀眾所產生的人群參與效應會對主場優勢產生影響；(2)運動場所環境的變化會對運動員在比賽過程中產生負面影響。

本文主要針對體育運動專業主場比賽管理信息系統中所涉及的分析模型進行設計，以足球比賽作為分析模型對象，并通過管理信息系統對運動員的主場優勢進行準確的分析。

1 系統設計

本文主要針對體育運動專業主場比賽管理信息系統中的分析模型進行設計，以足球比賽數據為樣本，規則定義如下：獲勝隊獲得3分，平分隊獲得1分，失敗隊獲得0分。以1987-2017年共30個賽季18052場比賽作為分析樣本，賽季比賽規則定義為本球隊與其余聯賽球隊進行兩場比賽，一場為主場，一場為客場[3]楊麟,阿英嘎.“區塊鏈+體育”的應用場域及其運營保障[J].體育學研究,2020,34(01):27-32.[4]張大為,劉兵.應然與實然:VAR系統介入足球比賽判罰的正當性考量[J].首都體育學院學報,2020,32(01):82-86.。

主場優勢的計算方法為球隊在主場比賽中獲得的得分比上賽季末獲得的總得分，當比值大于50%時，說明該球隊具有主場優勢，且隨著比值的增加，主場優勢越來越明顯；當比值小于等于50%時，說明該球隊沒有主場優勢[5]王慧琳,張婕.競技體育信息情報科技服務應用優化方案——以天津市實踐項目為例[J].圖書館理論與實踐,2020(01):78-82.。某足球隊在1987-2017年之間的足球聯賽中的比賽場次及相應的主場優勢，如圖1所示。

圖1 不同比賽場次的主場優勢

1.1 評級模型設計

球隊的背景評分計算如下：

1.2 混合貝葉斯網絡模型

依據上文的分析模型設計方法，生成匹配預測的BN模型，如圖2所示。在該模型中有RD、AD、GH、GA、P四個節點，各節點功能如下。

圖2 葉斯網絡模型

AD：根據各球隊的等級差異，捕獲球隊的能力差異。在其先前狀態下，AD可以輸出預定等級的數據驅動直方圖。

RD：高斯分布的混合體。在其先前狀態下，RD表示主場和客場評級之間的等級差異，并假定差異呈高斯分布。

GH/GA：代表離散分布。在給定AD的情況下，該分布捕獲以數據為驅動力的柱狀圖，該柱狀圖為每個球隊在主客場的得分情況。

P：表示關注預測的離散概率分布，概率分配給1X2分布的三種狀態。

該模型是將等級差異(RD)轉換為預測(P)，在轉換時需要一個輸入節點和一個潛在節點，這些節點是為了評價等級差異(RD)和預測(P)。在該模型中，等級差異(RD)作為輸入節點，利用潛在節點輸出1X2分布的后驗概率，由于潛在節點未被觀察到，因此等級差異(RD)保持d連接到預測(P)(“d”表示“定向”連接，即連接路徑)。

在BN模型中，各球隊之間會存在等級差異(RD)和能力差異(AD)。從AD到RD的電弧方向可以使BN模型能夠從數據中學習每個AD相對應的RD值，這樣BN模型生成的AD分布可以最大化RD的觀測值，也就是可以推斷出最有可能的AD分布。各球隊之間比賽提供的數據包括有目標數據，因此該模型可以從節點Goals Home(GH)和節點Goals Away(GA)得出預測(P)，但請注意，預測(P)并不是真正需要這兩個節點[6]趙增明.淺析網絡信息技術在體育管理中的應用和發展前景[J].體育世界(學術版),2018(01):77-78.[7]李靜.智慧型體育場館的構建設想及應用分析[J].電腦知識與技術,2019,15(28):272-274.[8]洪偉.高校體育管理信息化建設研究[J].當代體育科技,2019,9(13):107-108.。

1.3 模型樣本分析

以1987-2017年共30個賽季18052場比賽作為分析樣本，分析參賽球隊的主場優勢，比賽分布和主場優勢的計算結果，如表1所示。

表1 比賽分布和主場優勢的計算結果

根據表1中的計算結果可知，在1987-2017年30個賽季18052場比賽中，參賽球隊的主場優勢都超過50%，各賽季主場優勢相差不大。1994-1995賽季共進行了306場比賽，參賽球隊的主場優勢為67.6%，達到所有賽季的最高值；2005-2006賽季共進行了306場比賽，參賽球隊的主場優勢為55.3%，為所有賽季最低值。

主場優勢被認為是影響競技比賽的重要因素，是由許多不同因素影響引起的重要現象，相關影響因素分析如下。

1.3.1 人群效應

人群效應是影響主場優勢的重要因素之一。人群效應可以定義為運動員由于觀眾產生的噪音或歡呼和觀眾的人數影響了本身在該領域的正常表現。相關研究表明，觀眾人數為主隊運動員帶來的主場優勢是主要影響因素之一。此外，比賽中有大量觀眾會在心理上影響客隊，這一事實可能會對客隊運動員的表現造成負面影響。

1.3.2 裁判偏差

裁判偏見也是影響主場優勢的重要因素之一。相關研究表明，當裁判員做出有利于主隊的決定時，客隊的犯規次數會有所增加。此外，比賽過程中如果出現不利于主隊的判罰，觀眾多以噓聲、起哄等方式表達不滿情緒，給裁判施加壓力，使裁判做出有利于主隊的判罰。

1.3.3 旅行效果

主場運動員由于不需要遠赴客場避免了旅途所造成的身心疲勞，有助于形成和保持主隊運動員良好的競技狀態。旅途因素可能對客隊運動員的表現產生一定影響，但隨著全球交通設施的快速發展，客隊運動員在路途中所造成的精力消耗逐漸降低，旅行效果不是影響運動員主場優勢的重要因素。

1.3.4 場地熟悉

影響主場優勢的另一個因素是對比賽場地的熟悉程度。相關研究表明，這個因素是可以解釋主場優勢的重要因素，在根據運動員對比賽場地的熟悉程度分析主場優勢時，主場運動員會比客隊運動員獲得更多的空間意識，比如先前獲得的風、太陽的位置和視覺參考等。

2 結論

主場優勢是我國多年來體育運動領域關注的重點問題，本文設計了體育運動專業主場比賽管理信息系統，并對系統中關鍵的評級模型和貝葉斯網絡模型進行了詳細的說明，最后以足球隊比賽結果作為研究樣本進行分析計算總結了影響主場比賽的若干因素。