從足球場上看「運動監控」

科技發展日新月異，也大大影響人類的日常生活，你知道嗎？一場運動競賽也能充滿科技感！球場上的應用科學，甚至可能影響比賽的勝負，今天就透過足球運動，帶各位瞭解何謂「運動監控」。

撰文｜陶衍勳

根據國際足球總會（FIFA）的統計，在一場足球賽中，每位球員（不包含守門員）平均的移動距離為6至12公里，依照特定位置、戰術而有所不同，然而，足球員在場上的移動距離，可不是固定節奏的慢跑，而是在高強度的攻防之間，充滿加速、急停、變向以及大量的肢體碰撞，因此，如何將球員在場上的工作內容進行量化統計，便成了各球團的重要課題。應用得當的運動監控，不但可以針對運動傷害進行分析，甚至能為球隊戰術提供重要參考，進而影響球員表現甚至攸關比賽勝負。

把 GPS 穿在身上

在足球運動中，近期已發展，較為成熟的裝置是穿戴式GPS（全球定位系統），球員會在球衣內添加一件小背心，而這件小背心就內含GPS以及藍芽連線的心率監控設備。

球團透過此裝置的資料收集，可以得知球員在球場上的移動距離、移動速度、加速、減速及改變方向次數等數據，搭配心率監控，進一步換算球員在球場上的運動表現與工作量，例如：某場比賽的上半場，A球員相較於B球員，雖然移動距離較短，但包含了更多的改變方向、加速減速、同時平均心率也更高，那麼球團就可以預測，A球員在下半場的體能下滑比例可能大於B球員，並將資料提供給教練團做為策略參考。若是應用在訓練中，則可以觀察平時的訓練強度是否接近比賽真實情況、球員執行的訓練內容是否符合教練要求、某一天的訓練量是否暴增導致球員疲勞或受傷風險提升⋯⋯等狀況。

慣性傳感設備有多厲害？

除此之外，慣性傳感設備（inertial monitors）的應用也逐漸受到歡迎，相關設備一般包含加速規（accelerometers）以及陀螺儀（gyroscopes），透過慣性傳感設備，可以更精準的得知運動員的移動速度、位置，搭配GPS獲取更詳細的資訊。近年來甚至發展出配戴於關節處的慣性傳感設備，能夠偵測運動員的關節角度、產生的功率（power）以及瞬間衝擊所產生的負荷，比如跳躍後的落地，此一技術的發展，對於更精細的運動表現、運動傷害的預防，甚至相關流行病學統計，都扮演相當重要的角色。

舉例來說：C球員雖然每次訓練的內容都差不多，但在某一次訓練中，突然偵測到膝關節明顯更大的受力，此時後勤團隊就可及時介入，瞭解是否有熱身不足、肌肉疲勞、無力或動作模式不當等問題。又或者是每次有球員受傷時，球團可以將受傷前的數據進行統整，觀察是否有任何跡象或特徵，若是許多球員在受傷前的數據上都出現相同的狀況，球團則可以調整訓練或比賽的安排，更有趣的是，這些資料也可以回報給競賽聯盟的上級機關，使聯盟可以擬定相對應的規範，實際應用的例子，是美國大學體育聯盟（NCAA），對於各項目在賽季不同時段的訓練狀況，便有明確的規範，其中，籃球項目在每年3月賽季結束後，必須有一段時間是完全禁止團隊練習，讓選手身心恢復等等，這些規範很大一部分是來自運動監控的相關統計資料。

在未來可以預見，相關的運動科學設備將從高階的職業運動逐漸走向基層，甚至推廣至大眾，就像GPS與心率監控，早已受到許多大眾跑者的熱愛，讓大家隨時能follow自己的跑步速度、距離與心律。運動科學的未來又將有什麼樣的變革？我們拭目以待。

參考資料：

1. Aughey R. J. (2011). Applications of GPS technologies to field sports. International journal of sports physiology and performance, 6(3), 295–310. https://doi.org/10.1123/ijspp.6.3.295
2. Cummins, C., Orr, R., O'Connor, H., & West, C. (2013). Global positioning systems (GPS) and microtechnology sensors in team sports: a systematic review. Sports medicine (Auckland, N.Z.), 43(10), 1025–1042. https://doi.org/10.1007/s40279-013-0069-2
3. Theodoropoulos, J. S., Bettle, J., & Kosy, J. D. (2020). The use of GPS and inertial devices for player monitoring in team sports: A review of current and future applications. Orthopedic reviews, 12(1), 7863. https://doi.org/10.4081/or.2020.7863