馮勇 臧玉華

摘 要：目的：在評估GPS測量時間與距離準確性的基礎上，使用該技術探究不同場地競賽環(huán)境下運動員路線選擇與路線執(zhí)行情況，并提供實例分析，以求為科學化的定向運動技術訓練提供參考。方法：來自三所高校的24名專業(yè)定向運動員在不同天氣狀況下使用HOLUX-GPSport380儀先完成300 s的定向任務，然后完成400 m跑，最后使用該儀器在三種不同環(huán)境下完成特定定向任務。結(jié)論：GPS計時和測距均具有很高的準確性，并且?guī)缀醪皇芴鞖鉅顩r影響;在不同定向的環(huán)境中，男性運動員的技術均優(yōu)于女性運動員。

關鍵詞：定向運動技術訓練;GPS軌跡;實踐

Abstract： Purpose： On the basis of evaluating the accuracy of GPS time and distance measurement， this paper used this technology to explore the route selection and route execution of athletes in different competition environments， and provided an example analysis， in order to provide a reference for scientific directional sports technical training. Methods： The 24 professional orientation athletes from three universities completed the 300 s orienteering task first， then completed the 400 m sprint， and finally completed the specific orienteering task in three different environments by using the HOLUX-GPSport380 instrument under different weather conditions. Conclusions： GPS timing and ranging have a high accuracy， and are almost unaffected by weather conditions; in different directional environment， the technology of male athletes is better than that of female athletes.

Keywords： orienteering training;GPS locus;practice

定向運動是一項參賽者借助地圖和指北針，在盡可能短的時間內(nèi)到達若干個被分別標注在地圖上和實地中檢查點的運動[1]。定向運動比賽地點通常設置在校園、公園、郊外、森林里等地方進行，運動員的整體運動情況、出錯率、線路選擇合理性等無法得到有效的監(jiān)控。這使得在平時訓練中教練員很難準確掌握運動員的運動狀況。而GPS技術的出現(xiàn)為解決這一難題提供了工具支持，其能夠準確追蹤運動員的行徑軌跡，記錄運動員跑步過程中的距離、速度、時間等參數(shù)，這為教練員準確掌握運動員訓練狀況提供了科學依據(jù)。但目前，民用GPS的定位距離誤差為15 m，有時由于信號的強弱變化，這個數(shù)據(jù)可能為20～30 m[2]。這一缺陷使得需要準確評估GPS在定向運動中測量時距的準確性。如何提升教練員有效監(jiān)控運動員在比賽和訓練過程中的整體表現(xiàn)，從而提升定向運動訓練手段、監(jiān)控手段的科學化、信息化、數(shù)字化，是目前國內(nèi)定向運動訓練需要解決的重要問題。而GPS的線路記錄功能可以有效解決此問題，但目前還未見相關報告。鑒于此，本研究探討了GPS記錄時距和軌跡在定向運動技術訓練中的應用。

1 實驗對象與方法

1.1 實驗對象

根據(jù)Witte的建議[3]：GPS測量的準確性不受到受測者生物學因素（身高、體重、體能等）的影響，在此類研究中可進行重復測量測試，被試數(shù)量要求少。因此，本研究選取24名定向越野隊隊員作為研究對象，他們分別自四川師范大學、四川旅游學院、成都體育學院、西安體育學院，隊員平均年齡為（21.2±2.4）歲，男女各一半。

1.2 實驗器材

中國臺灣產(chǎn)HOLUX-GPSport380接收器;OCAD 11.0;Quick Route。

1.3 研究設計

24名專業(yè)定向運動員在不同天氣狀況下使用HOLUX-GPSport380接收器。首先，在晴天狀態(tài)下完成300 s的定向計時任務，之后休息120 s，然后完成400 m跑。其次，擇日在陰天狀態(tài)下完成上述相同測試。最后，使用該儀器在公園圖、野外地圖、等高線地圖三種模式下完成特定定向任務。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

描述性統(tǒng)計分析（平均數(shù)±標準差）顯示不同天氣狀況下GPS測量距離和時間。利用[t]檢驗探究GPS測量距離、時間與標準時距的一致性。所有統(tǒng)計分析均采用SPSS 17.0完成，以[P]<0.05為顯著性，[P]<0.01為非常顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 GPS總時間的測試

為了測試接收器在不同天氣情況下的穩(wěn)定情況，設定了時間檢測環(huán)節(jié)，即要求運動員分別在晴天環(huán)境下和陰天環(huán)境下完成300 s的定向任務，然后自行記錄GPS記錄時間和標準秒表時間。不同天氣狀況下GPS總時間記錄結(jié)果如表1所示。

2.2 GPS完全靜止時間的測試

完全靜止時間是指運動員在運動過程中由于站立點丟失、靜止讀圖、體能分配等因素，在訓練和比賽過程中的停滯情況。完全靜止時間是制約運動員運動節(jié)奏、檢查點捕捉順暢程度的重要因素。為了能夠準確監(jiān)測運動員完全靜止時間的多少，分別對GPS在晴天、陰天環(huán)境下進行實驗測試。不同天氣狀況下GPS完全靜止時間測試結(jié)果如表2所示。

從表2可知，在晴天測試中（[t]=1.779，[P]>0.05）接受原假設，陰天測試（[t]=0.085 ，[P]>0.05）接受原假設，無顯著性差異。因此，GPS能在陰天和晴天環(huán)境下準確捕捉運動員在訓練和比賽中的完全靜止時間。

2.3 GPS距離測試準確性分析

GPS軟件會對實際的運動軌跡進行統(tǒng)計，因此，對于其自身準確性的測試是定向運動訓練和比賽的重要性因素，是衡量運動員實際跑動距離的重要因素[4]。為了保證距離測試的準確性，測試場地為400 m標準跑道，分別對GPS在晴天、陰天環(huán)境下進行實驗測試。不同天氣狀況下GPS總距離測試結(jié)果如表3所示。

從表3可以看出，晴天測試（[t]=0.931，[P]>0.05）接受原假設，兩者無顯著性差異，陰天測試（[t]=0.654，[P]>0.05）兩者也無顯著性差異?？梢姡珿PS在晴天、陰天環(huán)境下都可以準確測量運動員的實際運動軌跡。

2.4 GPS運動軌跡分析

路線選擇是定向運動最重要的部分，是反映運動員真實技術水平的重要標志。訓練后得到運動員真實的運動軌跡是教練員了解運動員技術水平和整場技術發(fā)揮情況的重要賽后信息，也是教練員根據(jù)運動員路線選擇情況調(diào)整訓練計劃的重要依據(jù)[5]。GPS訓練中較重要的一個因素就是可以自動生成運動員的實際運動軌跡，且教練員從賽后生成的軌跡可以看出運動員整場的路線選擇是否合理[6]，在哪些地形條件下出現(xiàn)方向轉(zhuǎn)折，哪些路段中路線選擇有誤。研究者通過對不同場地環(huán)境下GPS軌跡進行分析，判斷運動員的定向技術，并且通過GPS軌跡與真實線路的對比，判斷運動員的手畫軌跡是否是其真實的運動反映。

2.4.1 公園圖GPS軌跡技術統(tǒng)計分析和實例

2.4.1.1 公園圖GPS軌跡技術統(tǒng)計分析。公園、校園環(huán)境是定向運動訓練與比賽的常用場地。在GPS軌跡技術測試中，重點測試運動員在精確定向檢查點的捕捉、規(guī)定必經(jīng)線路的執(zhí)行及概略讀圖檢查點的捕捉等環(huán)節(jié)的軌跡跟蹤，統(tǒng)計結(jié)果如表4所示。

從表4可以看出，在精確定向技術路段，有47%的男子運動員和51%的女子運動員出現(xiàn)檢查點捕捉不準確、重復搜尋等失誤;在必須按照設定路線執(zhí)行的路段，男子運動員有46%發(fā)生路線嚴重偏離的情況，女子運動員有一半以上（51%）出現(xiàn)路線偏離;在概略讀圖路段，有35%的男子運動員降低運動速度進行路線選擇，有41%的女子運動員靜止或者降低運動速度進行讀圖以及路線選擇，嚴重影響了運動節(jié)奏，降低了檢查點捕捉的準確性與流暢性。在整個測試階段，男子運動員在三個環(huán)節(jié)測試過程中出錯率低于女子運動員。

2.4.1.2 公園圖GPS軌跡分析實例。運動員攜帶GPS的實際路線和訓練結(jié)束后的手繪路線如圖1和圖2所示。

從圖1和圖2可知，運動員手繪軌跡顯示，其較為順暢地到達了8號點，但實際運動軌跡顯示，從出發(fā)點離開的方向發(fā)生了嚴重偏離，先向西南方向運動，發(fā)現(xiàn)方向錯誤后又再次返回7號點，然后再進行了8號點的選擇?？梢?，在實際運動過程中，存在方向嚴重偏離、參照物選擇失誤等技術問題。但是，在運動員訓練后的手繪軌跡中，未反映實際運動情況，與實際檢查點捕捉路線存在嚴重偏差。

2.4.2 彩色圖GPS軌跡技術統(tǒng)計分析和實例

2.4.2.1 彩色地圖技術數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。在定向訓練過程中，彩色地圖所占的比重較大，這使得彩色地圖的技術訓練更接近比賽狀態(tài)[7]。在使用GPS的實驗過程中，加大了彩色定向地圖所占的比重。小環(huán)境攻擊點選擇、規(guī)定路線設置、未到訪檢查點是野外彩圖訓練的三個重要內(nèi)容，實驗結(jié)果如表5所示。

從表5可以看出，有23%的男子運動員和41%的女子運動員未能精確選擇小環(huán)境的攻擊點，從而造成檢查點捕捉不順利的情況;在規(guī)定路線考核中，仍有36%的男運動員、39%的女運動員出現(xiàn)路線偏離的情況;有16%的男運動員、10%的女運動員未到訪檢查點。

2.4.2.2 彩色地圖GPS軌跡分析實例。野外圖實際運動軌跡與手繪運動軌跡如圖3和圖4所示。

由于6號點與7號點都在山頂范圍內(nèi)，植被狀況、地形、地物狀況高度相似。在實際運動過程中，部分運動員沒有到訪7號點，但在訓練結(jié)束后的手繪軌跡中，運動員又繪制了到訪7號點的軌跡路線?？梢?，運動員在路線描繪過程中，未能真實反映運動情況。這也是制約訓練效果和賽后分析的重要因素。

2.4.3 廊式定向GPS軌跡技術統(tǒng)計分析和實例

2.4.3.1 廊式定向GPS軌跡與運動員實際手畫軌跡對比分析。廊式訓練是定向訓練中訓練運動員方向性的主要手段，主要訓練運動員在參照物不完全的情況下準確捕捉檢查點[8]。平行錯誤廊式定向、捕捉檢查點的準確性是檢驗運動員在訓練過程中技術水平提升的重要技術環(huán)節(jié)，實驗結(jié)果如表6所示。

通過對廊式定向數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析可以看到，在廊式定向訓練過程中，有48%男子運動員和57%的女子運動員對檢查點捕捉不準確;在平行錯誤環(huán)節(jié)中，有39%的男子運動員和43%的女子運動員出現(xiàn)平行錯誤。

2.4.3.2 廊式定向GPS軌跡分析實例。野外實際運動軌跡和手繪運動軌跡如圖5和圖6所示。

從圖5可以看出，在實際軌跡中，運動員在5號點到6號點的過程中，由于從出發(fā)點離開的方向出現(xiàn)重大錯誤，先到訪了7號點，然后才到了6號點，整個檢查點的捕捉存在嚴重的技術失誤。從圖6可以看出，路線反映5號點到6號點的路線未發(fā)生任何技術失誤。兩個地圖所反映的情況出現(xiàn)了極大偏差，可見，運動員在賽后分析時繪制的路線并未真實反映其運動路線和行進情況。

3 結(jié)論

①GPS中的軌跡、距離測量、時間測量具有較高的準確性，同時在定向訓練過程中的誤差不影響實際技術訓練的效果。

②軌跡測量與運動員賽后手繪路線可以有效反映運動員的實際情況、運動員的心理狀態(tài)等，有助于提高教練對運動員的過程監(jiān)督與賽后技術分析。

③在公園、校園環(huán)境下，野外地形下以及城市與野外結(jié)合的混合地形下，男性運動員的出錯率低于女性運動員，整體綜合技術優(yōu)于女性運動員。

參考文獻：

[1]王翔，彭光輝.定向運動[M].北京：高等教育出版社，2007.

[2]李天文.GPS原理及應用[M].北京：科學出版社，2003.

[3]Witte T H，Wilson A M . Accuracy of non-differential GPS for the determination of speed over ground[J]. Journal of Biomechanics，2004（12）：1891-1898.

[4]謝浩.植被環(huán)境對使用GPS監(jiān)控定向運動員訓練效果的影響[J].浙江體育科技，2011（3）：63-65.

[5]孫二娟.我國定向越野優(yōu)秀運動員競技能力現(xiàn)狀實證研究[D].北京：北京體育大學，2008.

[6]王健.GPS技術在定向運動中運用的研究[J].浙江體育科技，2009（1）：61-64.

[7]劉宗惠，吳龍.定向越野技能訓練[J].科教文匯，2007（5）：1-3.