·运动生物力学·

女子撑竿跳高各阶段指标对运动成绩的影响

潘 旭¹,郑 哲¹,刘功聚²,潘慧炬¹

(1.浙江师范大学，浙江 金华 321004；2.浙江体育职业技术学院，浙江 杭州 311231)

摘要： 目的：探讨影响运动员质心高度(质心最高点)及试跳成功/失败的因素。方法：运用三维图像采集与解析方法对2019年全国室内田径锦标赛总决赛(杭州站)女子撑竿跳高技术进行分析，对各阶段指标进行数理统计分析。结论：①“助跑步速”、“起跳离地水平速度”与质心高度呈现出显著正相关；“离地时垂直速度增加量”、“起跳瞬间质心腾起角度”与质心高度呈现出显著负相关；下手推竿时躯干角在40°～50°范围内质心高度较高。②影响试跳成功/失败主要因素是“起跳离地垂直速度”、“起跳瞬间质心腾起角度”和“质心与横杆距离”，要想提高试跳成功几率“起跳离地垂直速度”不宜超过2.21m/s、“起跳瞬间质心腾起角度”不宜超过19.03°、“质心与横杆距离”不宜超过0.24m。

关键词： 女子撑竿跳高；成绩；影响因素；质心高度；试跳成败

0 前 言

撑竿跳高运动经历木竿时代、竹竿时代、金属竿时代、玻璃纤维竿时代，不同时代运动员使用的器材、采用的技术动作都有所不同。玻璃纤维撑竿的出现，使撑竿跳高的技术发生了巨大变化。如图1所示，现代撑竿跳高是将助跑和起跳获得的动能储存为撑竿的弹性势能，再通过释放弹性势能转化为人体重力势能，获得高度的竞技运动。通过中国知网查找关于撑竿跳高的文献，发现目前国内撑竿跳高的研究，主要集中在助跑和起跳阶段，对于起跳后腾空阶段的研究较少。王鹏(2014)^[3]、王国杰(2015)^[4]、许占鸣(2017)^[5]和梁美富(2018)^[6]对腾空阶段的运动学特征进行了研究。

以往的研究中，研究运动学的指标对运动成绩影响时，是以运动员越过的横杆高度作为因变量，本文以运动员质心高度(质心最高点)作为因变量，且以往研究中很少对失败试跳进行研究，撑竿跳高比赛最终都是以运动员失败试跳结束的，所以探讨失败原因对于运动员来说，是最为迫切及实际需要的。本研究将基于采集到的2019年全国室内田径锦标赛总决赛(杭州站)女子撑竿跳高的数据，探讨影响运动员质心最大高度及试跳成功/失败的因素。

图 1撑竿跳高能量转化阶段示意图

1 研究对象与研究方法

1 .1研究对象

下面是程小青《罪数》译本中的一些异化翻译的称谓用语：1) 密司忒淘搿拉司[1]13，原文为：Mr.Douglas[8]；2) 达克透华生[1]68，原文为:Dr.Watson[8]；3)密昔斯淘搿拉司[1]69，原文为Mrs.Douglas[8]；4) 密斯爱丹歇富忒[1]106，原文为 Miss Ettie[8]；5) 甲必丹麦文[1]128，原文为：Captain Marvin[8]。

以2019年全国室内田径锦标赛总决赛(杭州站)女子撑竿跳高运动健将以上运动员(表1)的技术动作(助跑最后2步和起跳至推竿环节)为研究对象，共34次试跳，具体跳次见表2。

1.2研究方法

1.2.1 三维录像解析。为了获取运动特征数据，本研究采用两台SONY(HDR-FX1000E)摄像机，同步定点、定焦拍摄运动员助跑最后2步和起跳至推竿过程。两台摄像机分别放置于比赛场地两边看台上(图2)，摄像机高约为5m，两台摄像机主光轴夹角约120°，拍摄频率25帧/s，赛前采用辐射式PEAK框架对运动空间进行标定。后期运动技术的数字化采用德国SIMI Motion8.0运动分析系统对运动员的技术视频进行解析，解析频率为50场/s(每帧拆为2场)，为获取人体指标数据，本研究在解析系统中确立15个人体环节标记点(头、左肩、右肩、左肘、右肘、左手、右手、左髋、右髋、左膝、右膝、左踝、右踝、左脚尖、右脚尖)，原始位置数据采用8Hz低通滤波对关节点数据平滑，运用DLT法计算空间坐标。人体质心计算采用Hanavan人体数学模型。

表 1本研究对象基本信息一览表

目前，通州道路交通环境日趋复杂，交通流量不断增加，急需智能化的交通管理系统解决其交通需求和经济发展需要.

巴黎Daumesnil大道1号的GUILLET工艺坊和专门店，售卖现场制作的花卉和花束。在过去25年间，创办人的孙女及Guillet行政总裁Marcelle Lubrano- Guillet把业务逐步扩展至时装界，为不少设计师制作花卉配饰，其中包括Yunko Ashida、Balenciaga、Chloé、Sonia Rykiel、Emanuel Ungaro及CHANEL等等，也不乏年青的设计师。

步速：前一步着地瞬间至下一步着地前身体质心平均速度，单位(m/s)。

学校员工的工作地位与其在学校的分工有关。机能实验技术人员的地位较低，具体表现为缺乏参加培训、进修的机会，职业发展不明朗；较少有为学校政策出谋划策的机会，自身诉求得不到倾听；工作待遇较低；工作不受教师和学生的理解。

由图4,5、表3可知，“助跑步速”与质心高度呈现出高度的正相关，皮尔逊相关系数分别为0.731、0.749，该阶段指标结果与前人研究一致。进一步证明助跑阶段步速是决定成绩的重要因素之一。

通过结合数据分析和来自政府、企业、科研院所的调研情况，设计用于衡量岗位的紧缺程度的高阶定量指标——紧缺度指数。需求规模指标用来衡量岗位人数需求规模；覆盖度指标用来衡量紧缺岗位在产业内的企业覆盖情况；发布频率指标用来衡量岗位在时间上的紧缺情况。岗位紧缺度指数由招聘需求人数规模指标、招聘需求覆盖度指标、发布频率指标三大指标在标准化处理后的加权构成。

起跳离地V_x：起跳离地瞬间水平方向的速度，单位(m/s)。

V_z增加量：起跳离地瞬间垂直方向的速度-着地瞬间垂直方向的速度，单位(m/s)。

V_x损失量：起跳着地瞬间水平方向的速度-起跳离地瞬间水平方向的速度，单位(m/s)。

下手推竿躯干角：下手推离撑竿瞬间身体躯干角(躯干角是两肩中点与两髋中点连线与水平面夹角)，单位(°)。

喻之之，原名喻进，女，80后。湖北省作协签约作家，武汉市作协签约作家。已在《中国作家》《长江文艺》《芳草》等杂志发表小说数十万字。酷爱阅读，热爱写作。爱美，相信美好的承诺，喜欢所有美丽的人、事物和风景，喜欢做美梦，睡着的美梦，是去唐朝给李白铺纸研墨；醒着的美梦，是这辈子可以写一本好书、一部好的剧本，拍一部完美的关于爱情的电影。万里长征踏出了第一步，2012年，中短篇小说集《十一分爱》入选“21世纪文学之星丛书”。

质心与横杆距离：人体质心最高点距横竿的水平距离，单位(m)。

起跳环节：起跳脚着地时刻至起跳脚离地时刻。

悬垂环节：起跳脚离地时刻至身体形成最大背弓时刻。

摆体环节：身体形成最大背弓时刻至撑竿最大弯曲时刻。

团身环节：撑竿最大弯曲时刻至起跳腿最小髋角时刻。

伸展环节：起跳腿最小髋角时刻至下手推竿时刻。

推竿环节：下手推竿时刻至上手推竿时刻。

表 2研究跳次一览表

图 2本研究现场布置示意图

图 3各动作环节特征时刻画面

2 结果与分析

2.1各阶段指标与质心高度的关系

将下手推竿躯干角度与质心高度进行曲线拟合，结果是二次曲线。模型R²=0.19，显著性水平P=0.004<0.01，结果如图9。

表 3助跑阶段各指标与质心高度相关性

注：^**表示在0.01水平(双侧)显著相关；表4同

图 4 V倒二步与质心高度相关关系

图 5 V倒一步与质心高度相关关系

起跳离地V_z：起跳离地瞬间垂直方向的速度，单位(m/s)。

该次研究经过实验所获取的数据主要是应用PPSS22.0软件对数据展开统计，计数资料多是经过（n%）进行数据表述，计量资料多是经（±s）对结果展开相应的表述，检验水准多是应用P＜0.05对结果进行对比和分析，结果若符合P小于0.05，本次的研究结果具有相应的统计学意义。

2.1.2 起跳阶段。根据王国杰(2015)^[4]、梁美富(2018)^[6]等前人研究，提取以下指标：起跳离地V_z、起跳离地V_x、V_z增加量(离地V_z-着地V_z)、V_x损失量(着地V_x-离地V_x)、起跳瞬间质心腾起角度、起跳时间(指起跳着地瞬间到离地瞬间所用的时间)。通过皮尔逊相关性检验上述各指标与质心高度的关系。

角色不同所使用的方法也是不同的。仔细分析牧人所采取的行动策略，不难发现主要有两种方式，一种是牵引，一种是驱动。虽然两种方式在特定环境下都发挥了一定作用，但用牵引的方法一般只能照顾到一头牛，而用驱动的方法不仅适用于一头牛，也适用于一群牛，一旦掌握技巧和方法就能驾驭自如。是牵引好还是驱动好其实已经不言而喻，尤其在发挥主观能动性方面，驱动的方法更有优势。经验丰富的牧者一般都是放开缰绳，指明方向，让开首位，驱动前行。只有当牛偏离了前行的方向，牧人才给予指示、矫正，这样做不仅省力，而且提高了效率，这就是牧者的智慧。

表 4起跳阶段各指标与质心高度相关性

图 6起跳离地时水平速度与质心高度相关关系

图 7起跳离地时垂直速度增加量与质心高度相关关系

由图6，7、表4可知，起跳离地时Vx与质心高度呈现出显著的正相关关系，即水平速度越快，质心就越高。离地时Vz增加量、腾起角度与质心高度呈现出显著负相关，即起跳时质心腾起角度不宜过大。起跳角度由起跳离地时质心垂直分速度(Vy)与水平分速度(Vx)的比值大小决定。由于在起跳的同时，需要插穴竖竿制动，如果垂直分速度的值过大，就会导致起跳角度较大，不利于充分利用水平速度^[9，10]。

图 8离地瞬间质心腾起角度与质心高度相关关系

2.1.3 起跳后腾空阶段。腾空阶段可细分为：悬垂、摆体、团身、伸展、推竿环节。这阶段目前国内研究较少，王鹏(2014)^[3]探讨了撑竿的弦长变化，得出“弯竿量”与下手推竿时垂直速度呈现出正相关关系。王国杰(2015)^[4]分别提取了悬垂、摆体、伸展各环节的垂直速度和水平速度及所占的时间比例。梁美富(2018)^[5]也提取了“弯竿量”这一指标，分别计算了起跳、悬垂和摆体环节“弯竿量”的百分比，及摆体速度、幅度与“弯竿量”的关系。在实践研究中发现不同运动员使用的撑竿的竿长、弹性系数(倔强值)不同，所以不同运动员之间比较“弯竿量”可比性稍差。通过查阅文献发现起跳后的悬垂、摆体、伸展环节最终是为了创造最佳的身体过竿姿势^[5]。因此提取指标：下手推竿躯干角(下手推离撑竿瞬间身体躯干角)

2.1.1 助跑阶段。助跑是运动员动能的来源，有国外研究表明助跑速度与跳高成绩有显著的正相关，柿崎繁信(2005)^[7](r=0.85，P<0.01)，田村熊志(2012)^[8](r=0.80，P<0.05)，本研究提取“倒二步”和“倒一步”的步速。通过皮尔逊相关性检验“助跑步速”与质心高度的关系，结果见表3。

图 9下手推竿躯干角度与质心高度关系

由图9可知，下手推竿时躯干角在40°～50°范围内质心高度较高，可以为运动员和教练提供参考。

2.2影响成功失败的因素

将“质心高度未达到横竿高度的6次试跳”剔除，剩余28次试跳，接下来探讨质心高度达到横竿高度而失败的原因。

1.2.2 技术指标界定。

2.2.1 助跑阶段。将成功组、失败组的“助跑步速”指标进行独立样本T检验结果如表5。

表 5助跑阶段指标独立样本 T检验

由表5可知，当质心高度达到横竿高度时，助跑速度对成功失败没有显著影响。

表 6起跳阶段指标独立样本 t检验

由表6可知，“起跳离地V_z”、“V_z增加量”和“质心腾起角度”对试跳的成功/失败是有显著影响。

2.2.2 起跳阶段。将成功组、失败组起跳阶段指标：起跳离地V_z、起跳离地V_x、V_z增加量(离地V_z-着地V_z)、V_x损失量(着地V_x-离地V_x)、质心腾起角度、起跳时间，进行独立样本T检验。

“起跳离地V_z”成功组(2.17±0.23)小于失败组(2.43±0.23)，说明起跳离地时垂直速度速度不宜过大，引入ROC曲线(图10)确定“起跳离地V_z”临界值^[11]，曲线显著性P=0.007<0.05。通过计算约登指数=敏感度+特异性-1，约登指数最大值对应的“起跳离地Vz”即为临界值^[12]，通过计算得出“起跳离地V_z”临界值为2.21m/s，即“起跳离地Vz”不宜超过2.21m/s，超过该临界值试跳失败几率会大大增加。

质心最高点：质心同地面最大垂直距离，单位(m)。

“V_z增加量”成功组(2.11±0.3)小于失败组(2.37±0.32)，说明起跳离地时垂直速度增加量不宜过大，过大会导致“起跳离地V_z”速度超过临界值。

“质心腾起角度”成功组(18.95±2.1)小于失败组(20.73±2.25)，说明起跳腾起角度过大会导致人体过于向上，向前的水平分速度就会减少，进而会影响弓竿效果影响动能转化为撑竿的弹性势能。通过ROC曲线(图10)确定“质心腾起角度”临界值，曲线显著性P=0.032<0.05。通过计算得出“质心腾起角度”临界值为19.03°，即质心腾起角度不宜超过19.03°，超过该临界值试跳失败几率会大大增加。

图 10“起跳离地 _V垂直” ROC曲线

2.2.3 腾空阶段。将成功组、失败组腾空阶段指标：“下手推竿躯干角”和“质心与横杆距离(人体质心最高点距横竿的水平距离)”进行独立样本T检验。结果见表7。“质心与横竿距离”这一指标的提取参考闫慧(2015)，运动员在腾空过竿中身体的质心轨迹最高点往往不能完全出现在横杆正上方，这在一定程度上降低了人体质心高度的利用率，因此为了更有效地利用质心高度，就应该尽可能地使运动员质心轨迹的最高点处于横杆正上方^[13]。

图 11“起跳瞬间质心腾起角度” ROC曲线

表 7腾空阶段指标独立样本 t检验

由表7可知“质心与横杆距离”对试跳的成功/失败是有显著影响的，成功组(0.14±0.11)小于失败组(0.38±0.28)，进一步说明质心最高点与横杆越近试跳成功的概率越高。通过ROC曲线(图12)确定“质心与横杆距离”临界值，曲线显著性P=0.005<0.05。通过计算得出“质心与横杆距离”临界值为0.24m，即“质心与横杆距离”不宜超过0.24m，超过该临界值试跳失败几率会大大增加。

图 12“质心与横杆距离” ROC曲线

结合上述结果，对徐惠琴、任梦茜、陈巧玲的指标进行评价，具体指标如下表。

杰克和苏婷婷坐在床边，低着头。苏穆武和老伴站在两人旁边。苏穆武得意地：你们都看见了，大部分观众支持我苏穆武是吧？孩子该要还得要！人结婚生孩子是自然规律！再说了，你们现在年轻，还不知道养小孩的乐趣，等小孩生下来，看到那小鼻子小眼——当然你们生的也可能是大鼻子大眼——

表 8失败试跳各指标

徐惠琴二跳中“起跳离地Vz”“质心腾起角度”稍偏大，最主要失败原因是过杆时身体距离横杆较远徐惠琴4.55一跳中“质心与横杆距离”偏大。如果徐惠琴控制好过杆的身体姿势，试跳成功率将有明显提升，按照目前质心能达到的4.68m高度，成绩能达到4.6m，甚至更好。

③增效扩容项目在促进节能减排、保护河流生态环境、消除公共安全隐患、解决农村无电缺电问题、推动农村经济社会发展方面具有十分重要的意义。

任梦茜4.5二跳“起跳离地Vz”“质心腾起角度”均偏大，任梦茜4.15一跳“起跳离地Vz”“质心腾起角度”偏大，最主要失败原因是过杆时身体距离横杆较远，如果任梦茜起跳质心腾起角度降低，控制好垂直分速度，试跳成功率应该能明显提升。

陈巧玲以分站赛最好成绩4.40m进入决赛，但在决赛中表现欠佳，由表8可知，主要原因“质心腾起角度”偏大，且过杆时身体距离横杆较远。腾起角度过大，过分追求向上起跳，急于上杆。应减小腾起角度充分利用水平速度，增加离地瞬间身体向前的动量^[9,10]。

3 结 论

3.1 “助跑步速”、“起跳离地水平速度”与质心高度呈现出高度的正相关；“离地时垂直速度增加量”、“起跳瞬间质心腾起角度”与质心高度呈现出显著负相关；下手推杆时躯干角在40°～50°范围内质心高度较高。

3.2 当运动员质心高度高于横杆时，试跳失败原因主要是“起跳离地垂直速度”、“起跳瞬间质心腾起角度”和“质心与横杆距离”，提高试跳成功几率“起跳离地垂直速度”不宜超过2.21m/s，“起跳瞬间质心腾起角度”不宜超过19.03°，“质心与横杆距离”不宜超过0.24m。

这实在是一篇好散文，文辞优美，理情兼具，更难得的是，它所表达的，在当下看来毫无时代的隔膜，仍有棒喝之效。

参考文献

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[12] 陈卫中,倪宗瓒,潘晓平,等.用ROC曲线确定最佳临界点和可疑值范围[J].现代预防医学,2005(7):729-731.

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Influence of Women Pole Vaulting Index in Each Stage to Sport Performance

PAN Xu¹，ZHENG Zhe¹，LIU Gong-ju²，PAN Hui--ju¹

(1.College of Physical Education and Health Sciences, Zhejiang Normal Universit, Jinhua 321004, China; 2.China Department of Scientific Research, Zhejiang College of Sports, Hangzhou 311231, China)

Abstract :Purpose: Discuss the factors which affect the athlete’s height of mass center (peak of mass center) and the success / failure of trail jump. Method: Analyze the techniques of women pole vaulting in the final of 2019 National Indoor Track and Field Championships by 3D image capture, take the mathematical statistic analysis on index in each stage. Conclusion: ①“Run-up pace” and “take-off and lift-off horizontal velocity” are significantly positive correlation with the height of mass center; “horizontal velocity increase when lifting off” and “mass center rising angle at the moment of taking off” are significantly negative correlation with the height of mass center; the height of mass center of trunk angle within the scope of 40°～50° when starting pushing the pole is high. ②Principal factors which affect the success / failure of trial jump are “take-off and lift-off horizontal velocity”, “mass center rising angle at the moment of taking off” and “distance between mass center and cross bar”, if the success probability of trial jump would like to be improved, the “take-off and lift-off horizontal velocity” shall not be over 2.21m/s, the “mass center rising angle at the moment of taking off” shall not be over 19.03°, and the “distance between mass center and cross bar” shall not be over 0.24m.

Key words :women pole vaulting; performance; influence factor; height of mass center; success / failure of trial jump

收稿日期： 2019-05-21

作者简介： 潘 旭(1994-)，男，江苏盐城人，在读硕士研究生.研究方向运动技术测量与评价.

通讯作者： 潘慧炬(1964-)，男，浙江慈溪人，教授，研究方向：运动生物力学.

文章编号： 1004- 3624( 2019) 06- 0102- 07

中图分类号: G823.2

文献标识码： A

标签：女子撑竿跳高论文;  成绩论文;  影响因素论文;  质心高度论文;  试跳成败论文;  浙江师范大学论文;  浙江体育职业技术学院论文;