（体育人文社会学专业论文）国家皮划艇队训练信息集成分析平台研究.pdf

曲阜师范大学研究生学位论文原创性说明 （根据学位论文类型相应地在“”划“”） 本人郑重声明：此处所提交的博士/硕士论文国家皮划艇队训练信 息集成分析平台研究，是本人在导师指导下，在曲阜师范大学攻读博士/ 硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除注明部分外不包 含他人已经发表或撰写的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人 和集体，均已在文中以明确的方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承 担。 作者签名： 日期： 曲阜师范大学研究生学位论文使用授权书 （根据学位论文类型相应地在“”划“”） 国家皮划艇队训练信息集成分析平台研究系本人在曲阜师范大学攻 读博士/硕士学位期间，在导师指导下完成的博士/硕士学位论文。 本论文的研究成果归曲阜师范大学所有，本论文的研究内容不得以其他单位 的名义发表。本人完全了解曲阜师范大学关于保存、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅 和借阅。本人授权曲阜师范大学，可以采用影印或其他复制手段保存论文， 可以公开发表论文的全部或部分内容。 作者签名： 日期： 导师签名： 日期： i 摘 要 现代竞技体育正朝着高、精、尖方向迅速发展，许多项目的水平已经接近人体的极限， 优异运动成绩的取得和突破变得越来越困难，传统的训练理念和方法已经较难满足竞技体 育继续发展的要求，这就要在运动训练过程当中更多地借助于现代科技手段。国家水上运 动管理中心非常重视体育科技工作在皮划艇项目运动训练过程中的重要作用，在科技创新 体制的领导下，近年来进行了一系列的科技投入，为皮划艇项目水平的提高发挥了重要作 用。 皮划艇项目是由运动员利用船桨划水使船前进的竞速类项目，比赛过程中影响成绩的 因素非常多，如运动员个体的代谢能力（如磷酸原代谢、糖酵解、有氧氧化） 、个体形态 （如身高、体重、体脂） 、机能状态（如心率、心率变异性） 、专项技术水平（如桨频、划 桨节奏、桨角） 、多人配合（如动作顺序、合力）等，每个因素的微小变化都有可能影响 比赛成绩，因而，获取、分析并综合处理这些影响皮划艇竞技表现的因素非常重要。 本文运用文献资料法、专家访谈法、观察法、实验法、软件工程法以及数理统计法， 从皮划艇项目训练信息入手，论证了训练过程中实时信息、非实时信息的获取方法，着重 介绍了皮划艇项目摄像测量方法及误差分析、训练信息集成、以及实时信息的时间同步问 题。在此基础上，构建了国家皮划艇队训练信息集成分析平台系统，实现了实时信息获取、 快速分析、数字化监控等功能，并利用此系统结合辅助软件对训练过程中涉及到的运动技 术分析、多人配艇、成绩与桨频血乳酸关系、不同距离成绩对比及相应的代谢能力、不同 强度下心率和心率变异性、全程实时心率和心率变异性、静态数据监控等进行了分析和解 释，用来解决训练中存在的问题，为教练员提供数据支持。 本文具体研究结论如下： 1适用于皮划艇项目的摄像测量方法包括定点定焦、定点扫描以及定焦跟踪三种，对 应的拍摄点分别为 3 点方向、大于 12 点小于 6 点方向以及 3 点方向。 2影响皮划艇项目摄像测量误差的因素有摄像机精度、拍摄方案的合理性以及人工标 定的准确性。误差控制需要摄像机镜头焦距尽量在 100mm 以上；物距控制在 65m 以内； 定点定焦拍摄机器转动角度控制在 3以内；帧频越高越好；尽量在晴天拍摄。 3摄像测量多机同步采用光同步以及机器的时码发生器同步，视频和心率同步采用搬 钟法进行仪器系统时钟同步。 4国家皮划艇队训练信息集成分析平台系统具有功能完善、符合专项特征、操作简便 和数据共享方便的特点；主要由运动员信息管理、视频播放及分析、桨频仿真、视频心率 同步、自定义数据几个功能模块组成。 5国家皮划艇队训练信息集成分析平台系统能够对运动员划桨技术进行诊断，包括入 ii 水角、满桨角、出水角、划桨节奏等；能够快速生成全程桨频曲线；能够对运动员划船过 程中的实时心率进行监控；能够对训练过程中的静态数据进行监控。 62011 年皮划艇世锦赛男子四人皮艇 1000 米决赛途中划数据反映出中国队与德国队 之间的差距表现在中国队抓水效果不好，桨频控制力差，四位运动员之间的技术水平不均 衡。但中国队各运动员之间配合比较默契。 7四人皮艇 4 号位划桨受前一同侧桨的涡流影响较大，解决方法是加长桨杆长度。四 个位置的入水顺序主要有 4321 顺序和同时入水顺序两种。 8皮划艇项目运动成绩和血乳酸、桨频呈正相关关系；200 米项目对运动员无氧代谢 能力要求较高，1000 米项目对运动员混氧能力要求较高；不同强度级别下的心率变异性数 据表明在乳酸阈强度下对心脏的刺激以及对自主神经系统水平的调节效果较好。 9全程心率和心率变异性数据能够反应出竞速结构，女子单人皮艇 1000 米在发令至 20 秒左右时间段为起航期；20 秒至 80 秒左右为途中划前期，伴随一个力竭点；80 秒至冲 线前 20 秒左右为稳定途中划期；最后 20 秒为冲刺期。 10国家皮划艇队高原训练期间血红蛋白指标的监控结果验证了高海拔低氧环境能够 改善运动员血红蛋白水平的理论。 关键词：皮划艇；信息集成；信息系统；训练监控；摄像测量；运动技术分 析 iii abstract modern sports is becoming highly, meticulously and difficultly. many events has been close to the limit of the human body, outstanding achievements and breakthrough is becoming increasingly difficult. the traditional training concepts and methods have been more difficult to meet the sports development requirements, it is necessary in need of the help of modern technological means in exercise training process. the chinese water sports administration attaches great importance to the sports science and technology apply in canoe. in recent years, the cwsa investment in science and technology under the leadership of the science and technology innovation system, played an important role to raise the level of canoe project. canoe is a event that need athletes paddle forward, the factors of the game such as the individual ability of metabolize (such as the phosphoric acid metabolism, glycolysis, aerobic oxidation), the body shape (such as height, weight, and body fat), the body functional status (such as heart rate, heart rate variability), special technical level (such as blade frequency, paddle rhythm, propeller angle), coordinating (such as action sequence, union), each factor of tiny changes are likely to influence the results. therefore, access, analyze and comprehensive processing these influence factors is very important. this paper uses the methods of literature searching, expert interviewing, observation, experimention, software engineering and mathematical statistics. beginning from training information of canoe, has demonstrated the acquisition method of the real-time information and the static information, has demonstrated the camera measurement, error analysis, training information integration, and real-time informations synchronization. on this basis, has constructted the information integrate and analysis platform of national canoe team. achived the function of real-time information acquisition, quick analysis and digital control. using this system and auxiliary software analyzed and explained the motion technical analysis, coordinating, relationship between results, paddle frequency and blood lactic acid, results of different distance and the corresponding metabolic ability, heart rate and heart rate variability in different intensity, entire real-time heart rate and heart rate variability, static data monitoring, to solve the problems existing in training. the conclusions are as follows: (1) the camera measurement methods of canoe includ fixed-focus, scan and fixed-focus tracking, corresponding point are 3 oclock, between 12 oclock and 6 oclock, 3 oclock. (2) effect factors of measurement error are accuracy of video camera, rationality of filming scheme and artificial calibration accuracy. error control need more than 100mm focal length; object distance need more than 65m; rotation angle of fixed-focus shooting need no moer than 3 ; frame frequency, the higher the better; as far as possible shooting in clear day. (3) video cameras synchronous with light and time code, video and heart rate synchronous iv by clock transportation. (4) the information integrate and analysis platform of national canoe team has characteristics of a perfect function, accord with canoe event, simple operation and data sharing convenient; mainly constituted by the functional modules of athlete mangement, video play and analysis, paddle frequency simulation, video and heart rate synchronization and custom data. (5) the information integrate and analysis platform of national canoe team can diagnosis paddle action, including entry angle, full angle, out angle and paddle rhythm; can make the paddle frequency curves rapidly; can monitor the real-time heart rate of boating; can monitor the static data of training. (6) in 2011 world championships mk4 1000 final, the data can shows the gap between chn and gem, chn weak in water grabbing and paddle frequency control, four athletes with different special technology level, but cooperated well. (7) k4s fourth seat paddle influenced by the last ipsilateral oars eddy, the solution is to lengthen the oar. four position paddle with the 4321 order or synchronized. (8) the results, blood lactic acid and paddle frequency are positively related; 200m demand good anaerobic metabolism ability, 1000m demand both good aerobic metabolism and anaerobic metabolism ability; the lactate threshold intensity stimulated effect of the heart and the autonomic nerve system is good. (9) the entire heart rate and heart rate variability can reflect the racing structure, wk1 1000s first 20 seconds is set sail period; 20 seconds to 80 seconds is early, with a exhaustion point; 80 seconds to the last 20 seconds is stable unterwegs period; the last 20 seconds is sprint period. (10) the hemoglobin monitoring tested and verified the theory that high altitude and thin oxygen environment can improve athletes hemoglobin level. keywords: canoeing; information integration; information system; training monitoring; video camera measurement; sports technical analysis 1 目 录 摘 要 i abstract iii 1 绪论 1 1.1 选题依据 1 1.2 文献综述 2 1.2.1 皮划艇项目及其发展 2 1.2.2 皮划艇项目研究现状 3 1.3 研究对象与方法 12 1.3.1 研究对象 12 1.3.2 研究方法 13 2 理论篇 16 2.1 皮划艇项目训练信息的获取 16 2.1.1 实时信息的获取 16 2.1.2 非实时信息的获取 19 2.2 皮划艇项目摄像测量方法的分类及拍摄点选择 20 2.2.1 平面定点定焦测量方法 20 2.2.2 平面定点扫描测量方法 21 2.2.3 平面定焦跟踪测量方法 21 2.2.4 多种测量方法组合 22 2.3 皮划艇项目摄像测量方法的误差及误差控制 22 2.3.1 摄像机精度 22 2.3.2 拍摄方案 25 2.