大数据背景下中国足球超级联赛技战术因子特征研究

张 旺，王 凯，叶家莉

前言

大数据研究背景下，体育科学领域数据分析的意义在于通过量化而建立数据模型，让数据模型和技战术模式产生交叉，寻求相关关系，其中，作为现代足球运动信息化备战的主要内容之一，运用数据化模型对本方、对手技战术模式、常态，及关键信息进行分析、建模，寻找突破、破解之道，已成为各国教练组信息技术工作的重要内容[1，2]；与此同时，中超联赛中，借助“恒大”、“东亚”模式的成功案例，部分俱乐部竞相争夺“国脚”、高水平外援，促使“军备竞赛”愈演愈烈，部分俱乐部与国外俱乐部合作，致力于青训培养，在联赛中不断输出球员的同时，成绩稳定，也有部分俱乐部稳扎稳打，合理租借、购置、输出球员，保持整容的稳定性，在联赛中异军突起，而里皮、斯科拉里等世界知名教练员的到来，以及各球队频繁的主教练更迭，更使得当前中超联赛呈现出多种风格并存的现状。此时，借助大数据背景下的科研模式，寻找到一定的数字化信息，将是部分科研工作者服务于中国足球事业发展的一个重要平台[3，4]，本研究采用多元统计法，对本赛季中超联赛各队表现出的主要技战术情况进行分析，探讨中超联赛技战术的因子特征，讨论各队并存的若干技战术模式，极具意义。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

以2015赛季中超联赛16支参赛队的240场比赛为研究载体，对其展现的技战术特征进行分析。参赛球队包括：广州恒大淘宝、上海上港、山东鲁能、北京国安、河南建业、上海绿地申花、石家庄永昌、重庆力帆、江苏苏宁、长春亚泰、杭州绿城、辽宁宏运、天津泰达权健、广州富力、贵州茅台、上海申鑫。

1.2 研究方法

通过中国知网查询近年来关于大数据背景下技战术研究的相关文献，结合中国足球超级联赛官网数据库，搜集相关数据，同时，对本赛季240场比赛录像进行观看、剪辑，了解各参赛队技战术的主要风格、特征，为本研究数据特征的描述、评价奠定基础；运用分类分析、降维分析、相关分析等主要数理统计方法[5]，对中超联赛技战术因子特征进行客观统计研究，检验显著性标准为P<0.05。

1.3 研究指标

本研究通过中国足球超级联赛官网数据库，搜集相关数据，并结合近年来相关研究文献，选取相关统计指标，包括[3，4，6]：进球数X1、射门数X2、射正数X3、传球数X4、控球率X5、净比赛时间X6、停顿次数X7、跑动距离X8、黄牌数X9、红牌数X10、角球数X11、任意球数X12、犯规数X13；衍生指标：组织进攻效率=射门数X2/传球数X4；进球效率=进球数X1/射门数X2；得牌率=(黄牌数X9+红牌数X10*2)/犯规数X13；单次组织进攻时间均值=净比赛时间X6/停顿次数X7。

2 分析与讨论

2.1 类中心分类结果的获取及分析

将本赛季16支中超参赛队分为三个等级，1～5为等级一，代表争夺联赛冠军、亚冠参赛名额区，6～11为等级二，代表中游球队，在保级无忧的情况下，谋求更优成绩的球队，12～16为等级三，代表保级区，从联赛开始阶段，争取不落后，保留中超席位为赛季目标。表1显示：本赛季，三个等级的球队较多指标存在差异性，其中，进球数、射门数、射正数、传球数、净比赛时间、角球数、组织进攻效率、单次组织进攻时间均值，呈非常显著性差异(P<0.01)，进球效率，呈显著性差异(P<0.05)，控球率、停顿次数、跑动距离、黄牌数、红牌数、任意球数、犯规数、得牌率，差异均无统计学意义(P>0.05)。表明各等级的参赛队不论是比赛过程，还是结果，均存在较大的差异，但该差异的内容在技战术体系中，用单独、孤立的指标来体现难以服务于体系化的技战术训练，即，借助于描述性统计手段，难以挖掘深层次的共性、关联信息。

表1 不同水平参赛队技战术差异性分析

为建立数理统计模型，挖掘隐藏信息，服务于当前技战术数据模式化的现代足球运动，本研究采用分类分析方法中的组间联接聚类分析，根据Euclidean距离为度量标准，与赛季积分等级相对应，设定类中心数为3，经多次数据迭代后，呈现16支参赛队的分类结果(表2、图1)。

表2 系统聚类结果一览表

表2及图1显示：第1类中心共7支参赛队，占总参赛队的43.75%，在近几个赛季，引援状况存在明显的差距，赛季中也均更换过主教练，积分排名覆盖争冠、中游、保级三个区域，整体成绩呈现两极分化；第2类中心共5支参赛队，占总参赛队的31.25%，均为征战联赛多年的劲旅，俱乐部发展方向明确、梯队建设风格统一、青训人才辈出，在转会期较多的是人才的输出，近几个赛季战绩起伏较大，积分排名亦覆盖三个区域，但整体落后；第3类中心共4支参赛队，占总参赛队的25%，在转会期较少的出现热门的引援，多为理性支配资金，通过租借、租出部分球员，保持整支球队的稳定性，本赛季成绩相对稳定，积分排名集中于中游。

图1 系统聚类中心结果树状图

结合近年来中超联赛的实际状况，综合以上分析结果，表明：当前中超联赛呈现多重技战术风格、体系并存的情况，只是个别球队成绩不尽如人意。因此，根据大数据研究的原则，重视样本整体，突出混杂型数据的相关性关系研究，降低精确性、因果关系的讨论[7，8，9]，挖掘3类类中心的相关性信息，探讨各类别的技战术特征，探寻大数据背景支持下当前中超联赛并存的技战术理念[10]，极具现实意义。

2.2 类中心结果的降维分析

为获得较少的综合性信息，体现整体信息，本研究采用主成分分析法进行降维分析，提取各聚类类中心结果的共性因子(主成分)，分析其所代表的技战术因子特征(表3)。

表3显示，第1类中心前3个主成分对初始统计指标的挖掘程度为53.35%、21.88%、12.22%，累计贡献率达87.45%，特征值均>1；第2类中心前3个主成分对初始统计指标的挖掘程度为51.58%、18.50%、18.26%，累计贡献率达88.34%，特征值均>1；第3类中心前3个主成分对初始统计指标的挖掘程度为55.73%、40.13%、4.14%，累计贡献率达100%；因此，对各类中心均获取3个共性因子，信息提取量大，数据信息特征值较为一致，具有统计学意义。

2.3 降维分析结果的分析与讨论

为便于讨论与评价共性因子与初始统计指标的关系，本研究在获取共性因子载荷矩阵时，采取Kaiser标准化的方差最大旋转法，获得各类中心的共性因子旋转后载荷矩阵(表4)。

表3 各类中心共性因子初始特征值及贡献率一览表

表4 各类中心共性因子旋转后载荷矩阵一览表

表4显示，第1类中心的3个共性因子中，第一共性因子FA1包括：进球数、射门数、射正数、传球数、控球率、角球数，体现比赛进行过程中，本方在具有对比赛节奏控制的情况下，通过合理的传导球，创造射门机会，获得进球的能力；第二共性因子FA2包括：净比赛时间、停顿次数、黄牌数、犯规数，表示双方就控球权展开争夺，攻防节奏转换较快，控球权阻断或被阻断的现象持续出现，造成较多的比赛停顿；第三共性因子FA3包括：跑动距离、红牌数、任意球数，比赛双方通过积极的跑动对控球权展开争夺，当遭受持续的防守压力时多采用犯规、不正当手段等，打断比赛的节奏。

第2类中心的3个共性因子中，第一共性因子FB1包括：停顿次数、角球数、任意球数，表示比赛中的停顿现象出现时，获得控球权一方的定位球技战术起到重要作用；第二共性因子FB2包括：进球数、射门数、射正数、控球率、黄牌数、红牌数、犯规数，表示比赛过程中球队通过积极的拼抢，甚至付出犯规，获得控球权，创造进攻机会的能力，多为被动情况下的防守反击；第三共性因子FB3包括：传球数、净比赛时间、跑动距离，表示在比赛进行过程中，通过积极的跑动，合理的传切配合，控制比赛进程，实现对比赛节奏的控制，是比赛质量的重要体现之一。

第3类中心的3个共性因子中，第一共性因子FC1包括：停顿次数、黄牌数、任意球数、犯规数，比赛时此类现象多为犯规行为所导致，防守方多能够掌控犯规尺度，避免非战斗性减员(红牌)，是防守被动的体现；第二共性因子FC2包括：进球数、射正数、传球数、控球率、红牌数、角球数，比赛时，双方就控球权展开争夺，互有攻守，均付出较多的犯规，甚至非战斗性减员，但其核心是对比赛攻防节奏的争夺；第三共性因子FC3包括：射门数、净比赛时间、跑动距离，表示比赛中跑动积极，作风强硬，无过多的停顿现象，比赛延续性好，是球队团体攻防节奏一致的表现，亦是竞赛质量高的表现。

根据以上分析，可知，各类中心的各个共性因子指标的代表性统计指标，以及代表性球队所展示出的技战术能力、特征(表5)。

表5 各类中心共性因子技战术特征一览表

2.4 共性因子的共性特征研究

现代足球运动的技战术理论、体系，最终需在比赛实践中得以体现[11]，也使得具有相似技战术理念的教练员在训练、比赛时均会有某些套路、策略出现重合，而此时，如何将成熟、稳定的若干技战术套路模式化，相互借鉴，形成战术体系，使该体系发挥最大的效益，才是科研人员工作服务于运动训练实践的重要内容之一[12]。为解决此类问题，本研究对各类中心的共性因子指标进行相关分析，探寻其内在的联系(表6)。

表6 各类中心结果共性因子相关性分析一览表

**. 在 .01 水平(双侧)上显著相关。*. 在 0.05 水平(双侧)上显著相关。

2.4.1 同等级共性因子的相关关系研究

第1共性因子在各类中心共性因子中所占权重最多，分别为53.35%、51.58%、55.73%。表6表明：第1共性因子中FA1与FB1相关系数r接近于1，在0.01水平显著相关。因此，当前联赛中技战术特征存在统计学差异的两类队伍，其FA1与FB1存在一定的关联性，说明，比赛中对比赛的球权的掌控，能够形成直接得分机会，亦能够创造定位球机会，是创造、获得进球机会的体现。因此，在比赛技战术安排时，不论是防守，还是进攻，根据对手情况、既定策略，寻找对比赛节奏的控制，是当前中超联赛技战术特征的重要内容。

第2共性因子是当前联赛中重要的技战术内容，所占权重仅次于第1共性因子，分别为21.88%、18.50%、40.13%。表6表明：第2共性因子中FB2与FC2相关系数r接近于1，在0.01水平显著相关。比赛中，对手压迫性进攻极具威胁，但在进攻中，被对手利用少数的几次防守反击，赢得机会而创造进球，也极为常见。因此，不论是占据场面优势的球队，还是处于被动状态的球队，使进攻和防守的体系做到具有一定的张力，提高攻守转换的速度，才能够最大效益的实现技战术策略的安排。

第3共性因子所占权重分别为12.22%、18.26%、4.14%。表6表明：第3共性因子中FA3、FB3、FC3，三者之间不存在统计学意义上的相关关系，但从现代足球运动理论体系角度而言，贯彻既定的技战术安排，是所有比赛的基础，不论是团体的协同进攻还是防守，场上所有本方队员均需时刻的保持高度一致，如贯彻不坚决，易出现进攻人员插上不坚决、防守阵型被打乱、进攻与防守产生断层等现象。因此，注重球队技战术的整体性，是获得比赛胜利的关键。

2.4.2 非同等级共性因子的相关关系研究

第1类中心与第2类中心共性因子相关分析表明：FA1与FB2、FB3相关系数r接近于1，在0.01水平相关，三者均表明，不论是进攻还是防守，均需整体作战，通过团体配合寻找射门机会，取得局势上的主动性，因此，第2、3类中心中，该项重要的因子，排名第二，也显示出两类别与第一类别比赛技战术安排的差距，或比赛时技战术运用成熟度上的差距。

第1类中心与第3类中心共性因子相关分析表明：FA1与FC2、FC3，FA2与FC1，FA3与FC1，相关系数r接近于1，在0.01水平相关。首先，FA1、FC2、FC3存在联系，反映在比赛过程中，第3类特征的球队，在攻防两端，多依靠贯彻团体作战的战术思路来掌控比赛，例如，河南建业面对强队时，牢固防守，坚定防守反击策略，从整个赛季的角度而言是成功的，是防守反击球队的典型代表；其次，FA2、FC1存在共性，两者均是防守技战术能力的体现，无论防守时采取的行为正当与否，为获得比赛胜利，采取必要的战术犯规，在一定程度上亦是可取的，根据赛季数据统计，以及比赛录像可发现，成绩较好的球队，其犯规的数量也排名领先，犯规数与成绩排名呈正比例关系，因此，如何解决好防守行为尺度的把握，依靠整体协同防守，降低战术犯规，是各球队需要解决的重要内容；第三，FA3与FC1存在共性，两者是比赛是否能够不间断进行的指标，是攻防矛盾的体现，在面对防守压力时，第1类中心的球队多依靠进攻，赢得主动权，注重第一时间的反抢，第3类中心的球队，多为集体快速回防，构筑防守阵型，这也是两类球队在战术策略上的重要区别，因此，在构建战术模型时，面对不同的对手，制定技战术策略，由于各队技战术体系的不一致，为服务于整体，人员的选定，可参考过往相似体系的球员，提高战术配合的成熟度。

第2类中心与第3类中心共性因子相关分析表明：FB1与FC2相关系数r接近于1，在0.05水平相关，FB2与FC2、FC3，FB3与FC2，相关系数r接近于1，在0.01水平相关。首先，FB1与FC2存在关联，第2、3类中心的球队，相对于第1类中心球队而言比赛成绩较差，但杭州绿城、山东鲁能等，作为征战中超的老牌劲旅，均具有鲜明的战术特征，依靠定位球或防守反击，均能够获得进球机会，两者之间在战术理论上是存在一定的相关关系，特别是依赖于防守反击的球队，在无法有效渗透到对方防守区域时，争取定位球机会，是重要的得分手段；其次，FB2与FC2、FC3，三者之间存在关联，比赛中，战术策略本身并没有优劣的差别，关键在于对战术策略的执行，以及比赛中对节奏的控制，三者的相关关系也再一次证明，在中超联赛，贯彻防守反击策略，同样能够获得比赛胜利；第三，FB3与FC2存在共性，现代足球攻防节奏快，整个团队协同作战，获得最大效益的团体力量，是一项重要的战术训练内容，当协同能力不足时，则会出现进攻人员跟进不足、防守阵型断层等现象，因此，提高协同作战能力，是提升球队整体技战术水平的重要内容。

2.4.3 类中心内各共性因子相关关系研究

首先，表6显示：第1类中心各共性因子，均无相关关系，说明其技战术特征明确，具有鲜明特色，在整个赛季比赛中是贯彻执行的；第2类中心，FB1、FB2均与FB3相关系数r接近于1，在0.05水平相关，FB1、FB2、FB3三项技战术能力的核心为协同作战技战术能力，在此类特征的球队中，山东鲁能、杭州绿城是最具特色的，致力于青训，打造团队作战能力，突出地面进攻能力，多年来风格未变，即便教练员更迭，也是考虑本俱乐部的特征选定教练员，而上海申花则突出的表现在对立面，因此，该类中心的球队技战术特征突出，但表现并不稳定；第3类中心，FC2与FC3相关系数r接近于1，在0.05水平相关，FC2与FC3两项内容在同一类球队中存在显著相关是极具积极意义的，第3类中心的球队，战绩相对稳定，获得较好成绩的河南建业，就是贯彻防守反击策略，提高攻防转换速度的典范。其次，数据模型进行降维处理后，数据模型中各共性因子之间的关系是在不同平面上的垂直关系，本身而言，相关关系的程度较弱，但当其模型数据模糊时，亦会存在一定的相关关系，从理论体系分析而言，可从教练员更换，或技战术风格变换，及技战术逐渐磨合的表现来解释，即同一球队存在赛季各段技战术本身就不一致的现象。

3 结论与建议

3 .1 联赛排名不同的三个等级的参赛队不论是比赛过程的表现，还是结果，均存在较大的差异，但该差异的内容在技战术体系中，用单独、孤立的指标来体现，难以挖掘深层次的共性、关联信息而服务于体系化的技战术训练。

3.2 不同技战术风格特征的球队，联赛排名在各等级都有所呈现，说明，中超联赛16支参赛球队技战术特征存在多种风格并存的现象，但技战术风格本身并无优劣之分，且相似技战术风格的球队赛季排名存在较大的差距。

3.3 各参赛队获得比赛胜利的关键在于技战术训练与安排，需根据对手情况和既定策略，寻找对比赛节奏的控制，使进攻和防守的体系做到具有一定的张力，并在快速攻防转换中，贯彻既定的技战术安排，注重球队技战术的整体性效益。

3.4 大数据研究背景下，建立各类联赛、主要国家队对手的信息数据库，并通过数理统计学，建立数据模型，完成前期信息储备、挖掘，使信息化备战成为现代体育运动竞赛的常态，减少过往“经验式”的主观分析，提高数据化模型对本方、对手技战术模式、常态，及关键信息的分析、建模，对我国各项竞技体育运动的发展，有重要促进作用。

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