柳瑞芝，王 艷（上海體育學(xué)院 中國(guó)乒乓球?qū)W院，上海 200438）

符號(hào)分析在歐洲國(guó)家球類(lèi)項(xiàng)目技戰(zhàn)術(shù)分析中的應(yīng)用

柳瑞芝，王 艷
（上海體育學(xué)院 中國(guó)乒乓球?qū)W院，上海 200438）

介紹歐洲知名度較高、沿用較為廣泛的球類(lèi)項(xiàng)目技戰(zhàn)術(shù)分析方法——符號(hào)分析系統(tǒng)，闡釋符號(hào)分析模型的構(gòu)建及其在實(shí)踐中的運(yùn)用，為此類(lèi)軟件在我國(guó)的應(yīng)用及發(fā)展提供參考。

符號(hào)分析；歐洲國(guó)家；球類(lèi)項(xiàng)目；技戰(zhàn)術(shù)分析

近年來(lái)，我國(guó)用于體育科研方面的軟件開(kāi)發(fā)越來(lái)越多，幾乎覆蓋了各大體育項(xiàng)目，如球類(lèi)項(xiàng)目的各種技戰(zhàn)術(shù)分析軟件、田徑項(xiàng)目的動(dòng)作對(duì)比分析軟件、跆拳道和散打等項(xiàng)目的運(yùn)動(dòng)錄像分析軟件，以及適用于各種項(xiàng)目的定位感知系統(tǒng)等。這類(lèi)軟件的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用，不僅大大提高了運(yùn)動(dòng)隊(duì)的科學(xué)化訓(xùn)練水平，還直接推動(dòng)了我國(guó)體育科研的發(fā)展進(jìn)程。雖然這類(lèi)軟件形態(tài)各異，功能、作用也各不相同，但其后臺(tái)的設(shè)計(jì)原理卻大同小異。尤其是信息采集系統(tǒng)，通過(guò)采集界面錄入的信息幾乎都是用符號(hào)代替具體內(nèi)容存儲(chǔ)進(jìn)數(shù)據(jù)庫(kù)中的，即本文中所提到的符號(hào)分析。符號(hào)分析起源于歐洲，起源較早，記載較多。本文通過(guò)查閱大量文獻(xiàn)資料，簡(jiǎn)單介紹幾種歐洲知名度較高、沿用較為廣泛的球類(lèi)項(xiàng)目技戰(zhàn)術(shù)分析的符號(hào)分析方法，為此類(lèi)軟件在我國(guó)的后續(xù)發(fā)展提供參考。

1 符號(hào)分析系統(tǒng)的早期發(fā)展情況

運(yùn)用計(jì)算機(jī)符號(hào)分析系統(tǒng)對(duì)球類(lèi)項(xiàng)目進(jìn)行分析源于歐洲。壁球和足球是最早用計(jì)算機(jī)符號(hào)系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)分析的體育運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，尤其是壁球，是所有體育項(xiàng)目參與電腦化符號(hào)分析發(fā)展的先驅(qū)。這是因?yàn)樵S多分析軟件的第一程序員認(rèn)為壁球是一項(xiàng)較為簡(jiǎn)單且容易被錄入的運(yùn)動(dòng)。它不僅是在室內(nèi)固定區(qū)域進(jìn)行，并且有充足的照明。

在歐洲地區(qū)，第一個(gè)手動(dòng)符號(hào)輸入分析系統(tǒng)是由Downey 于1973年在英國(guó)公開(kāi)發(fā)表的，但由于過(guò)于復(fù)雜，這個(gè)系統(tǒng)實(shí)際上并未采集過(guò)數(shù)據(jù)。1976年，Reilly和Thomas對(duì)Downey記錄運(yùn)動(dòng)員動(dòng)作的概念非常感興趣，于是他們記錄和分析了足球比賽的強(qiáng)度和離散程度。1977年，Sanderson和Way開(kāi)始為壁球設(shè)計(jì)分析系統(tǒng)，并由Sanderson于1983年進(jìn)行了進(jìn)一步的改革，他用數(shù)字符號(hào)在一個(gè)象征球場(chǎng)的圖里表示不同的擊球，對(duì)球場(chǎng)上的不同區(qū)域，使用縱向和橫向求和獲得結(jié)果。然而這個(gè)系統(tǒng)需要5～8 h才能學(xué)會(huì)如何使用，40～50 h才能分析一場(chǎng)比賽。

2 計(jì)算機(jī)技術(shù)推動(dòng)符號(hào)分析系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展

計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，使用微型計(jì)算機(jī)在球場(chǎng)邊記錄數(shù)據(jù)也逐漸成為可能。但由于比賽的速度和存儲(chǔ)能力，當(dāng)時(shí)一次只能標(biāo)記一名運(yùn)動(dòng)員的數(shù)據(jù)。

隨著數(shù)字化觸控板的誕生，數(shù)據(jù)錄入的困難和系統(tǒng)學(xué)習(xí)時(shí)間大大減小。數(shù)字化觸控板是一個(gè)可編程的、觸控的小面板，在這個(gè)面板上，有一個(gè)代表比賽區(qū)域的圖形，在這上面恰當(dāng)?shù)貥?biāo)記了運(yùn)動(dòng)員和他的行為（1944年）。與此同時(shí)，英國(guó)（Hughes and Feery，1986；Sharp，1986；Treadwell，1988）和哥倫比亞大學(xué)符號(hào)分析中心Vancouver （Franks et al.，1986）都分別使用了概念鍵盤(pán)和電源墊。1986年，Tillin通過(guò)使用概念鍵盤(pán)將一個(gè)不同尋常的電腦符號(hào)應(yīng)用程序連接到一臺(tái)IBM電腦上，將溫布爾登網(wǎng)球比賽中女運(yùn)動(dòng)員的進(jìn)攻作為指標(biāo)，根據(jù)每次擊球的節(jié)奏、落點(diǎn)和從哪里擊球等給出一個(gè)分?jǐn)?shù)。

1988年，Taylor和Hughes發(fā)明了語(yǔ)言互動(dòng)系統(tǒng)，由于當(dāng)時(shí)還沒(méi)有圖形軟件包，所以，頻率分布只能展示在一個(gè)用二維坐標(biāo)顯示的球場(chǎng)上，不容易理解。數(shù)據(jù)錄入的又一大進(jìn)步是在計(jì)算機(jī)VB程序語(yǔ)言出現(xiàn)并被廣泛應(yīng)用于編寫(xiě)創(chuàng)建用戶(hù)圖形界面之后。該界面可以使用戶(hù)通過(guò)在屏幕上移動(dòng)鼠標(biāo)，點(diǎn)擊相應(yīng)的圖標(biāo)錄入他們想要錄入的內(nèi)容。隨后，對(duì)羽毛球的分析也慢慢進(jìn)行。同樣，在windows環(huán)境下使用最新的VB編程，穿插大量的圖形軟件包使其簡(jiǎn)單易懂。

Hughes在他與Robertson（1998）開(kāi)發(fā)的手動(dòng)符號(hào)分析系統(tǒng)上，開(kāi)發(fā)了一個(gè)新的計(jì)算機(jī)分析系統(tǒng)，它可以被用戶(hù)實(shí)時(shí)輸入比賽信息，并能夠立即生成3D直方圖，在比賽期間為運(yùn)動(dòng)員提供比賽結(jié)果反饋。當(dāng)某一特定運(yùn)動(dòng)員的比賽錄入達(dá)一定數(shù)量后，這些數(shù)據(jù)可以收集到一起，通過(guò)觀看一系列的圖形展示，得出在哪里或者用哪一種方式擊球，致使最終的勝利或者失敗。這個(gè)簡(jiǎn)單的冠軍誤差分析技術(shù)就是歐洲體育科研人員們熟知的SWEAT分析系統(tǒng)（Murray et al.，2001）。這個(gè)賽后整場(chǎng)分析系統(tǒng)被廣泛使用了很多年。自1995年以來(lái)，該系統(tǒng)的又一大發(fā)展是在2004年，Wells設(shè)計(jì)的分析系統(tǒng)可以容納更大的場(chǎng)地和更多的球員，并分析了一場(chǎng)1998年的英聯(lián)邦運(yùn)動(dòng)中的壁球雙打比賽。

在當(dāng)時(shí)，設(shè)計(jì)這些分析系統(tǒng)主要是為研究提供更多客觀的定量數(shù)據(jù)分析。

3 分析模型的構(gòu)建過(guò)程

2004年，Hughes在國(guó)際體育技術(shù)分析期刊上發(fā)表了“Performance analysis – a mathematical perspective”一文，詳細(xì)介紹了在符號(hào)分析過(guò)程中，如何科學(xué)合理地確定可靠的指標(biāo)、績(jī)效指標(biāo)和進(jìn)行技術(shù)分析；并對(duì)在技術(shù)分析過(guò)程中經(jīng)常用到的數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行了討論和評(píng)價(jià)。該方法在歐洲得到了很多體育科研人員的認(rèn)可和推崇。

文中分段介紹了符號(hào)分析的大致情況，以及每個(gè)過(guò)程中教練員、運(yùn)動(dòng)員和科研人員的相互作用關(guān)系。并對(duì)以下分析過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)介紹：

建立實(shí)證模型；建立隨即模型；建立動(dòng)力系統(tǒng)；技術(shù)統(tǒng)計(jì)；人工智能分析；專(zhuān)家評(píng)價(jià)；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析。

最后，Hughes總結(jié)說(shuō)，不論是作為一個(gè)專(zhuān)業(yè)分析人士或者是學(xué)術(shù)研究，符號(hào)分析過(guò)程必須包含以下過(guò)程：確立績(jī)效指標(biāo)；確定最重要的指標(biāo)；進(jìn)行信度數(shù)據(jù)收集；分析樣本容量要足夠大；比較數(shù)據(jù)集；得出結(jié)論。

4 數(shù)學(xué)建模的引入

1988年德國(guó)學(xué)者Lames提出了球類(lèi)比賽計(jì)算機(jī)模擬診斷的基本思想，1991年，在其著作中提出偏轉(zhuǎn)公式，這在球類(lèi)技術(shù)分析上具有里程碑式的意義，并被廣泛應(yīng)用到網(wǎng)球、高爾夫等技術(shù)分析方面。

近年來(lái)，我國(guó)科研人員和教研人員日益重視在教研過(guò)程中通過(guò)運(yùn)用建模來(lái)進(jìn)行研究。同樣，關(guān)于模型和數(shù)學(xué)建模的教學(xué)也更加普遍。當(dāng)提到數(shù)學(xué)建模時(shí)，人們可能會(huì)認(rèn)為應(yīng)該具有很好的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)和運(yùn)用能力，這其實(shí)是2個(gè)看似不同的主題，每一個(gè)都有與自己相關(guān)的一系列的研究問(wèn)題和研究模式。因此，這些研究模式會(huì)引導(dǎo)出一些不同的教學(xué)方法意見(jiàn)和與教學(xué)目標(biāo)相互調(diào)和的方法，使得數(shù)學(xué)建模在各研究領(lǐng)域都得到較為廣泛的應(yīng)用。

2010年，Mark Pfeiffer發(fā)表了“A Markov Chain Model of Elite Table Tennis Competition”一文，詳細(xì)介紹了運(yùn)用馬爾可夫鏈相關(guān)知識(shí)建模分析乒乓球比賽。文中提到，技術(shù)性能診斷的結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)是競(jìng)技體育診斷的重要功能之一。尤其在對(duì)抗性比賽中，由于是雙方運(yùn)動(dòng)員或團(tuán)隊(duì)的一個(gè)互動(dòng)過(guò)程，所以，獲取比賽診斷信息是非常重要的。這種互動(dòng)在訓(xùn)練或者測(cè)試中是不能模擬或復(fù)制的。關(guān)于乒乓球，技術(shù)性能診斷提供了許多不同的技術(shù)和方法來(lái)分析一場(chǎng)比賽。但主要問(wèn)題在于這是一個(gè)完全模擬的行為，且該方法缺乏統(tǒng)一的性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。Mark Pfeiffer根據(jù)馬爾可夫鏈的隨機(jī)性能診斷概念，開(kāi)發(fā)了4種不同狀態(tài)轉(zhuǎn)移模型，用來(lái)描述乒乓球比賽中的技術(shù)行為，即：比賽行為、擊球位置、擊球方向和擊球技術(shù)。后來(lái)Mark利用有限的馬爾可夫鏈（隨機(jī)建模）知識(shí)，構(gòu)建技術(shù)行為的相關(guān)性能仿真模擬，通過(guò)對(duì)152場(chǎng)國(guó)際排名前50 的男選手進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，在國(guó)際水平的乒乓球比賽中，從反手到反手（擊球位置），反手底線(xiàn)長(zhǎng)球（擊球方向），尤其是橫拍選手的弧圈球（擊球技術(shù)），是比賽獲勝的最重要的技戰(zhàn)術(shù)策略。和傳統(tǒng)的乒乓球分析方法相比，這個(gè)方法在定量分析和比較各種戰(zhàn)術(shù)行為的相關(guān)性方面，有很大的價(jià)值。

2011年, 德國(guó)學(xué)者Lames又首次提出將股票市場(chǎng)廣泛應(yīng)用的二次移動(dòng)平均法應(yīng)用到乒乓球技戰(zhàn)術(shù)分析中來(lái)。他主張將每一個(gè)得分（或失分）賦予一個(gè)代碼1（0），即將整場(chǎng)比賽的得分和失分按照該代碼進(jìn)行換算，并將換算好的一組具有時(shí)序特征的序列值使用移動(dòng)平均法進(jìn)行平滑，其背后的想法是觀測(cè)的時(shí)間都在附近，也可能是值接近。因此，對(duì)觀察值附近的數(shù)值進(jìn)行平均值計(jì)算，將會(huì)對(duì)觀察值的發(fā)展趨勢(shì)做出一個(gè)合理的評(píng)估。平均值消除了數(shù)據(jù)間的隨機(jī)性，而產(chǎn)生了一個(gè)平滑的趨勢(shì)部分。由此構(gòu)成的二次移動(dòng)平均線(xiàn)即可反映出該運(yùn)動(dòng)員在整場(chǎng)比賽的發(fā)揮水平。但移動(dòng)平均值不能評(píng)估時(shí)間數(shù)列的結(jié)尾部分，當(dāng)趨勢(shì)評(píng)估用來(lái)預(yù)測(cè)或分析最新的數(shù)據(jù)時(shí)，這可能就會(huì)帶來(lái)一些困難了。當(dāng)移動(dòng)平均的步長(zhǎng)越大，趨勢(shì)評(píng)估線(xiàn)就越平坦和光滑，可能越容易掩蓋運(yùn)動(dòng)員的優(yōu)勢(shì)或劣勢(shì)。

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