广东省优秀男子短距离自由泳运动员出发技术的运动学特征分析
槐咏梅1，温泽华2
(1.华南师范大学附属中学,广东 广州 510630，2.华南师范大学 体育科学学院，广东 广州 510631)
摘 要： 采用Qualisys(Oqus700+)三维运动捕捉系统对4名广东省优秀短距离自由泳运动员出发技术测试，并用Visual 3D三维运动软件对准备姿势阶段、离台阶段、入水阶段、水下阶段和出水阶段的技术指标进行分析，阐述这四名运动员出发技术的运动学特征，试图为进一步提高其技术水平、稳步提高他们的比赛成绩提供参考。
关键词： 短距离自由游；出发技术；运动学
游泳出发技术作为游泳比赛的第一个环节，占据着十分重要的地位。游泳出发阶段的时间可占总比赛时间的0.8%～26.1%[1]，具体取决于比赛的距离，出发阶段的贡献率随着比赛距离的缩短而增加。改进出发技术，是短距离自由泳项目的运动员追求更高成绩的必经之路。短距离自由泳是广东游泳的优势项目，广东短距离自由泳项目运动员在比赛中的发挥，将直接影响到广东游泳的整体水平。因此，对广东省优秀短距离自由泳运动员的出发技术进行分析具有重要的现实意义。本研究通过对广东省4名优秀男子短距离自由泳运动员的出发技术进行运动学特征分析，并对出发技术动作结构进行定量研究，提出指导建议，试图为进一步优化运动员的技术，提高运动成绩提供参考。
1研究对象
本文研究对象为在2018年10月全国游泳冠军赛以及2019年1月全国春季游泳锦标赛中短距离自由泳项目比赛进入前三名的4名广东省男子运动员(基本情况见表1)。
2研究方法
2.1 文献资料法
通过对有关游泳出发技术的文献进行梳理、分类，选择有代表性的、权威性的相关文献进行分析，对前人的研究进行概括、总结，了解游泳出发技术发展的趋势和动态，研究了游泳不同出发技术的运动特征及相关研究方法，为进一步研究提供科学依据。
表 1运动员基本信息
2.2 专家访谈法
根据本研究需要，访谈广东省游泳队总教练何新中等课题专家组成员，商讨确定出发阶段的划分与实验各技术指标的选取，为本文在对广东省优秀短距离自由泳运动员出发技术的动作特征描述和数据处理上寻求帮助。
平均池化的使用池化窗口所有数字的平均值作为窗口的特征，最大值池化则是使用池化窗口中所有数字的最大值作为窗口的特征值。2种池化池化方式都存在其固有的缺点:平均池化方式容易造成信息削弱，最大值池化容易造成过拟合现象。概率池化介于两者之间，通过对像素点按照数值大小赋予概率，再按照概率进行亚采样。为有效提取文本特征，该项研究选取最大值池化对文本进行处理。
2.3 实验法
采用Qualisys(Oqus700+)三维运动捕捉系统对广东省优秀男子短距离自由泳运动员进行出发测试，该系统自带相机19台，其中包含3台高速视频相机，视频相机拍摄频率为24 Hz，数据相机拍摄频率为100 Hz。Qualisys(Oqus700+)三维运动捕捉系统相机摆放方式如图1所示。并将相应技术指标的原始数据导入Visual 3D三维运动软件，采用低通数字滤波法对原始数据进行平滑处理，截至频率为6 Hz进行分析。在测试之前运动员进行 10min 的热身，正式测试之前可以试跳几次，采用自己平时最习惯的出发动作，运动员每人出发技术测试5 次，取 3 次最好的成绩进行解析。运动员每次出发后以自由泳全力游到 15 m 处。
图 1相机摆放示意
3研究结果与分析
3.1 准备姿势阶段技术的运动学特征
准备姿势是出发信号发出前，运动员在出发台上的身体姿势。一个好的准备姿势，可以帮助运动员的下肢处于一个更有利的发力位置，为其下一个阶段：离台阶段，在短时间内创造高的离台水平速度提供有利条件。本研究主要选取了膝关节角度这个指标进行分析。
本研究1例陈旧性结核脊柱后凸畸形患者，术前后凸Cobb角为103°，并出现进行性脊髓损伤症状（ASIA分级C级），Halo -骨盆牵引后神经症状逐渐缓解，遗憾的是在牵引5周时因患者未按要求检查紧固颅钉致颅骨钉松动脱落，且患者耐受性差拒绝更换颅钉继续牵引而被迫终止牵引，牵引结束时后凸Cobb角残留约98°，VCR术后Cobb角为68°，矫正率为34.0%，驼背畸形较术前改善明显。随访1年时植骨区骨性融合，矫形无明显丢失，脊髓损伤症状也得到缓解（ASIA分级D级）。
表 2运动员准备姿势膝关节角度
运动员的膝关节角度大，转动角度小，有利于打破平衡，减少离台时间[3]。
通过表2可以看出，广东省四名优秀短距离自由泳运动员的前脚膝关节角度均大于130°，其中梁xx和章xx的前脚膝关节角度偏大，超过了137°。而王xx和赵xx的前脚膝关节角度则与山东省三名健将级自由泳运动员的出发前脚膝关节角度平均值131°[2]相近。四名运动员的后脚膝关节均大于90°，同样处于合理的发力角度范围，章xx的后脚膝关节要大于其他三名队员，与后脚膝关节角度最小的赵xx差值达到了16.27°。总的来说，四名运动员在准备姿势阶段的两脚膝关节角度均处于一个合理的发力位置，但相对而言赵xx的后脚膝关节角度偏小。
初始化时，在用户使用智能医疗服务前，会分别在用户手机端和其传感器的芯片中添加用户标记 δi和传感器标记si，且两方均可以使用如公式（1）的哈希函数：
1.4.3 试样质量m的不确定度urel（m） 天平校准证书标明校准的扩展不确定度为0.1 mg，包含因子k＝2，因此其标准不确定度应为0.05 mg，称样量为0.2 g，其相对标准不确定度为：
3.2 离台阶段技术的运动学特征
运动员离台角度是指运动员离台瞬间，髋关节与运动员身体与出发台支撑点连线与水平面形成的夹角。由表3可以看出，四名运动员的离台角度不尽相同，其中王xx的离台角度最大，章xx的离台角度最小。适当的离台角度不仅可以为运动员在空中创造出良好的腾空姿势，同时影响着运动员的腾空时间和入水距离。
由表3可知，赵xx的离台时间最短，为0.75s，章xx的离台时间与赵xx的离台时间非常接近，两人相差仅0.01s。杨红春等对2011年上海游泳世锦赛运动员出发时间做了研究，发现在男子50m和100m自由泳项目决赛中，运动员离台时间的均值分别为0.66s和0.69s[6]。由此发现，广东优秀男子运动员的离台时间与世界优秀运动员还存在一定差距。因此应根据自身特点，通过针对性的训练，优化离台时间表现。
离台阶段是出发信号发出后，运动员开始反应，并做出动作，直至前脚准备离开出发台的这一过程。在离台阶段，运动员的离台时间、离台角度和离台瞬间的水平速度是至关重要的。
本研究发现，章xx的离台瞬间水平速度最大，赵xx的离台瞬间水平速度最小，两者相差了0.43m/s。有研究对对参加世锦赛、奥运会选手中选取了出发成绩前五名的运动员进行出发测试发现，世界优秀男子运动员的离台瞬间水平速度平均值为4.67m/s[6]，结合表3可知，章xx的离台瞬间水平速度与世界优秀运动员的数值相近。若运动员能够以一个较大的水平速度蹬离出发台，不仅能够为运动员带来较远的入水距离，同时还能够保证一个较大的入水速度，进而使得运动员在水下阶段的初期占据一定的优势。
表 3离台阶段技术的运动学特征
3.3 入水阶段技术的运动学特征
入水阶段是运动员身体完全离开出发台，经历空中飞行，直至身体完全没入水中这一过程。
表 4入水阶段技术的运动学特征
水下滑行时间是指运动员从身体完全没入水中至头部出水的时间。由表5可知，章xx的水下时间最长，相比较水下时间最短的赵xx，两人的水下时间差值达到了0.47s。刘鹏对上海市女子健将和一级运动员出发水下时间与出发成绩做了相关分析，发现水下时间与出发成绩呈负相关关系[3]，但不代表每个运动员都应该延长在水下的时间，如果运动员在水下滑行前进的速度不如水面游进速度，应尽早出水，进入途中游阶段。
前人实验证明，当膝关节在小于 90°的情况下，不利于肌肉力量的发挥，而处于 90°以上的半蹲情况下，能够获得较大的力量[4]。而在游泳出发技术层面，Slawson等(2013)认为是膝关节的角度为钝角100°～110°时更加有利于运动员发力[5]。
色彩本身并没有先天的特定意义，它是在自然和人类社会演进和运用过程中形成了它的形态、功能和寓意性的内涵。因此，色彩在雕塑艺术中的运用和发挥是与创作者希望表达或揭示的意涵相互关联的，也是与作品应对的特定时代、场域及特定语境相对应的。犹如我们在古埃及的墓穴彩塑，庞培的装饰壁画或中国的古代的漆器、陶瓷等艺术那样，不同的色彩及相互关系均与其人文理念和美学内涵有着相应的关系。雕塑的材质、表面的色彩等形式元素均与其某种表征性或符号性的涵义相关。
入水时间指的是，从出发信号至运动员头部第一次触及水面瞬间的时间减去离台时间。由表4可知，王xx的入水时间最长，梁xx、章xx和赵xx的入水时间相近。梁xx、章xx和赵xx的入水时间相近，说明他们三人的腾空高度相近，而王xx的入水时间相对较长是因为腾空高度较高，结合运动员离台角度可知，王xx的离台角度最大，所以相应的腾空高度也比其他三名运动员大，最终的结果就是王xx的入水时间为四人中最长，但也仅有0.43s。因为空中飞行的时间很短，运动员需要在空中依靠自身内力积极调整身体姿势，保持良好的身体流线型，尽可能地减少入水后水对人体产生的阻力。
入水距离是指运动员手掌入水瞬间的位置至泳池出发端墙壁的水平直线距离。由表4可知，王xx的入水距离最远，为3.49m，章xx的入水距离为3.40m，与王xx差0.09m，而梁xx和赵xx的入水距离均小于3.35m。运动员入水距离就与运动员起跳的水平速度和入水时间直接相关，运动员离台瞬间水平方向速度越大，空中飞行的时间越长，那么运动员的入水距离就越长。与此同时，因为运动员在空气当中受到的阻力要比在水中小，所以运动员在相同的时间内能通过空中飞行达到更远的距离。
由表4可知，王xx在头部入水瞬间速度最小，可能与其离台角度大，导致垂直方向速度增大，水平方向速度减小，加上其空中停留时间较长，导致了身体动能受到了一定程度的损耗。其余三名运动员在头部入水瞬间，水平速度均保持在4.20m/s以上。Elipot等指出，因为运动员刚刚进入水中时速度很大，优秀运动员的速度会超过3.61m/s[7]，如果运动员从头入水至足没水期间身体若能保持很好的流线型，能够很好的帮助运动员减少受到的水的阻力，保持更高的水下速度。对于运动员来说，如果他们能够在入水阶段一直很好的保持身体的流线型，那么入水后，运动员就能够相对长时间的在水下保持一个更高的速度，从而为整个水下阶段创造前期的优势。
综上所述，需要根据自身特点和能力，尝试寻找一个适合的离台角度，以及通过平时的针对性训练，提升下肢力量，增加离台瞬间的水平速度，以求在入水速度不减的情况下达到一个更远的入水距离，优化出发表现。
3.4 水下阶段技术的运动学特征
出水距离是指，运动员头部出水瞬间的位置与池壁的水平距离。游泳竞赛规则规定，自由泳比赛的出发阶段，运动员在15m前(含15m)头的一部分必须露出水面。陶旼通过研究发现，2014年和2015年全国游泳冠军赛男子50m自由泳比赛中，前八名运动员平均出水距离为10.72m和10.37m[8]。根据表5可知，章xx的出水点离池壁距离最长，超过了11.5m。当然单论出水距离不能体现运动员水下阶段的能力和水平，因为运动员在水下停留的时间长，相应的出水距离也会随之增长。运动员的出水距离应根据运动员的水下游进速度决定，一旦运动员的水下游进速度低于途中游的速度时，运动员就应该选择立刻出水或者尽快出水以避免减速，这样才能够最大化运动员整个出发阶段的效率。
表 5水下阶段技术的运动学特征
最大深度是指运动员身体完全没入水后髋关节距离水面垂直方向上的最大距离。Elaine等研究指出，当运动员在水面以下1m左右的深度时，要相较于距离水面0.5m处减少更多身体所受到的水的阻力[7]。当运动员身体完全没入水中之后，是否能够处于一个合理的深度，以及如何选择水下游进路线是能够对运动员的水下阶段表现产生影响。由表5可知，四名运动员均选择了非常相近的水下深度，说明四名运动员经过长年的专业训练，通过身体感觉能够很好地控制入水后的深度，并且让身体处于一个阻力相对较小的位置。在入水时选择一个适宜的深度，不仅能够帮助运动员减少水下阶段游进时受到的阻力，而且能够帮助稳定运动员水下游进路线，增加出水时机的把握以及对出水动作的控制，提升出发表现。
本研究发现(如表4所示)，梁xx和赵xx的入水角度较大，分别为35.60°和35.73°，两名运动员的入水角度相近，入水瞬间的水平速度与离台瞬间的水平速度差值小，差值为0.11m/s和0.01m/s，说明入水角度在35.5°附近时，运动员的入水速度较快。相比较而言，王xx和章xx的入水角度分别为31.98°和31.80°，入水角度也非常相近，接近32°，两人的入水瞬间的水平速度与离台瞬间的差值较大，差值为0.27m/s和0.49m/s，说明运动员以此角度入水并不利于速度的保持。
水下阶段是运动员身体完全没入水后，身体在水下进行游进，直至运动员头部出水的过程。水下阶段所占据着的比重是整个出发阶段最大的，运动员在出发阶段产生的差距往往来自于水下阶段。水下最大深度、水下滑行时间、出水速度等是水下阶段重要的技术指标。
水下滑行速度是指，运动员身体完全入水后，在水下进行游进时所产生的水平方向速度。水下阶段占据着游泳出发的最大比重，所以水下滑行速度的快慢直接影响运动员的出发表现。由表5可知，王xx和赵xx的水下阶段平均速度最快，达到了2.07m/s，梁xx的水下平均速度也达到了2m/s，章xx的水下平均速度最慢，与王xx和赵xx的速度差值均为0.09m/s。
3.5 出水阶段技术的运动学特征
出水阶段是运动员结束水下阶段进入途中游的转换阶段。运动员往往对出水阶段的技术动作细节重视程度不够，导致出水时速度降低，影响出发表现。在以百分之一秒决定胜负的短距离游泳比赛中，每一个细节都可能决定最终的胜负，所以运动员必须重视出水阶段的过程技术，避免减速。
出水速度是指运动员在水下的滑行阶段结束后，头顶与水面接触瞬间的水平速度。运动员出水瞬间的速度能够反映运动员出水时机以及水下滑行阶段和出水阶段衔接技术的好坏。由表6可知，赵xx头部出水瞬间速度为四名运动员当中最快，速度为1.80m/s。四名运动员的出水瞬间速度与他们各自的水下滑行速度减速幅度分别为0.32m/s、0.37m/s、0.20m/s及0.27m/s，其中减速幅度最大的为王xx，根据回放录像，王xx的第一次划手动作时机偏慢，头出水时刻手臂刚刚进入抱水阶段，抱水阶段还未产生推进力，王xx应在出水前加快第一次自由泳划手时机，以保证头部出水时能有一个较大的游进速度。温宇红等研究发现，世界优秀运动员通常在其水下滑行速度最快时开始第一次游进动作，避免了需要用出水后前几次动作逐渐加速的过程。而我国运动员通常在水下滑行距离过长，在滑行降速后才开始游进的第一次动作[9]。本研究的四名运动员在出水阶段都出现了减速的情况，因此与世界优秀运动员还存在一定的差距。每名运动员发生减速的原因也可能是多种多样的，比如出水路线，出水时运动员的技术动作等。
运动员游至15m成绩是指出发信号发出至运动员头部通过15m的时间。15m成绩可以对游泳运动员 出 发 反 应 时、蹬 离、腾 空、入 水、滑 行、水 下 蝶 泳 腿、出 水起游等技术环节进行综合评价。由表6可知，章xx在四名运动员中最快达到15m处。
（2）加强对正确的数据素养的宣传力度。高校应当从自身发展的实际情况出发，同时结合教学、科研的实际特点，开展数据意识、数据态度，以及数据应用价值的培训，能够使得教师、研究者、以及制度制定者更加深入地了解数据素养的深层次内涵，营造良好的数据使用文化发展环境，让正确的思想指导我们的工作。
表 6出水阶段技术的运动学特征
4研究结论与建议
4.1 准备姿势阶段，赵xx应适当增大后脚膝关节角度，使得下肢处在有利于增加离台瞬间水平速度的状态。
4.2 离台阶段，王xx应适当减小离台角度，以增加离台瞬间水平速度。梁xx和赵xx应适当增大离台角度，以增加入水距离。
（2）在搅拌站控制室内，应逐一打印记录沥青和各种矿物用料的用量和两者的拌合温度，并定期检查核验搅拌站的计量和温度测量；不能使用无材料用量和温度自动记录装置的拌和机。
4.3 入水阶段，在一定的入水角度范围内，运动员以一个平坦的角度入水可带来较远的入水距离，但会一定程度上牺牲入水速度。王xx和章xx可适当增大入水角度，以增加入水速度。
1.1 资料来源 选取2015年4月-2017年4月滕州市中医医院收治的妊娠期高血压疾病患者112例，采取完全随机分组，依据患者入院先后顺序编号，以随机数字表从小到大进行排列，取1～56号为观察组，57～112号为对照组。两组孕周、年龄、体质量指数(BMI)、病情程度等基线资料比较，差异均无统计学意义(均P>0.05)，具有可比性。见表1。
4.4 水下阶段，四名运动员入水深度相似，但水下滑行时间不同，运动员需根据自身能力来选择适宜的水下时间，章xx、梁xx需适当地优化水下游进速度。
4.5 出水阶段，四名运动员在出水阶段呈现不同程度的减速，其中王xx需提早自由泳配合游衔接动作的时机，保持出水时身体的流线型，以优化出水阶段表现。
参考文献：
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[4]孙吉成. 一级男子游泳运动员蹲踞式出发技术的运动学分析[D].沈阳:沈阳体育学院, 2010
[5]Slawson S E , Conway P P , Cossor J , et al. The categorisation of swimming start performance with reference to force generation on the main block and footrest components of the Omega OSB11 start blocks[J]. Journal of Sports Sciences, 2013, 31(5):468-478
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[8] 陶旼. 我国高水平男子短距离自由泳运动员比赛数据参数的分析与研究[D].北京:北京体育大学, 2016
[9] 温宇红,张梦雪,沈思佳. 我国高水平游泳运动员出发、转身常见技术错误诊断[C].2015第十届全国体育科学大会论文摘要汇编(二), 2015
Kinematics Analysis of the Start Technique of Elite Short -distance Freestyle Swimmers in Guangdong Province
HUAI Yong-mei1,WEN Ze-hua2
(1.High School offiliated to south China normal University,Guangzhou 510630，China;2.School of sports science,south China normal University,Guangzhou 510631，China)
Abstract ：The Qualisys (Oqus700+) three-dimensional motion capture system was used to test the start technique of four excellent short-distance freestyle swimmers in Guangdong Province. The raw data of the corresponding technical indicators are imported into Visual 3D motion software. It analyzes and interprets the kinematic characteristics of start technique. It attempts to help athletes improve their technical level and provide valuable reference to improve their performance.
Key words ：short-distance freestyle swimming, start technique, kinematics
中图分类号： G861.11
文献标识码： A
文章编号： 1007-323X(2019)04-0095-04
收稿日期： 2019-03-16
作者简介： 槐咏梅( 1961-) ，女，陕西宝鸡人，中学高级教师
通讯作者：
温泽华( 1995-) ，男，广东广州人，在读硕士研究生
浸镀时间5 min，钢块分别在400℃预热浸镀和常温(25℃)浸镀，后采用SB2232直流电阻测量仪测试电导率，测试结果如表1。
研究方向： 游泳教学与训练
标签：短距离自由游论文; 出发技术论文; 运动学论文; 华南师范大学附属中学论文; 华南师范大学体育科学学院论文;