Возможности использования геопространственного анализа в исследовании соревновательной деятельности спортивного ориентирования

Е.Ю. Савиных1, , Е.В. Задорина1, , Е.Г. Кокорева2, , И.Р. Стовба1, , Н.В. Столярова1, , 1 Южно-Уральский государственный университет, Челябинск, Россия

Введение. Растущее число вариантов использования геопространственных данных неуклонно растет в области аналитики [12, 14, 16, 18]. Геопространственная аналитика использует пространственную информацию вместе с традиционными типами данных для добавления дополнительного контекста и информации к анализу данных [13, 19]. C помощью измерения можно выявить дополнительные закономерности и тенденции. Для анализа с помощью геопространственных инструментов данные должны иметь пространственную составляющую, такую как широта и долгота.

Влияние геопространственных характеристик на результаты соревновательной деятельности в спорте недостаточно хорошо изучены, но в последнее время интерес к этим исследованиям растет [10, 20].

Технология геоинформационных систем может систематически управлять всеми видами географических данных и атрибутивных данных, обеспечивать различные запросы, отображение, анализ, статистику и функции графического вывода. Внедрение геоинформа-ционных систем наряду с объединением спортивной информации с географической средой позволяет точно описывать все виды региональной спортивной информации [15, 17].

Спортивное ориентирование – это вид спорта, где на результат влияет не только физическая подготовка, но и технико-тактические навыки, когнитивные способности, особенности местности проведения соревнований, а также планирование самой дистанции.

Соревнования по спортивному ориентированию проводятся в разных местах и на различных типах местности, чтобы соответствовать правилам соревнований, где четко регламентируется соревновательная деятельность этого вида спорта: «Спортсмены, используя спортивную карту и компас, проходят неизвестную им трассу через контрольные пункты, расположенные на местности», этим выделяется спортивное ориентирование среди остальных видов спорта. При этом определяющим средством оценки уровня техникотактической подготовленности спортсменов-ориентировщиков является наиболее грамотное планирование дистанций, которое отражает основные характеристики местности на подготовленной к соревнованиям карте [1].

Планировка трасс заданного направления и геоморфологические особенности местности соревнований бесконечно разнообразны, исходя из этого, каждая дистанция требует поиска оптимального варианта ее прохождения. В соревновательных условиях выбор оптимального варианта пути движения между контрольными пунктами осуществляется практически интуитивно, что связано с жестким лимитом времени и невозможностью прибегнуть к точным измерениям и вычислениям [2].

Местность для проведения соревнований по спортивному ориентированию зависит не только от региона, но и конкретного места проведения соревнований по спортивному ориентированию [21], что накладывает отпечаток на тактику, применяемую спортсменом на данной местности, которая позволит спортсмену пройти дистанцию на максимальной для себя скорости без ошибок [8].

В свою очередь, на скорость передвижения ориентировщика по дистанции влияют набор высоты, состояние подстилающего грунта, проходимость различных участков местности, дорожная сеть и планировка дистанции. Хорошо известно, что любой отрезок дистанции спортивного ориентирования между двумя контрольными пунктами можно преодолеть бесчисленным множеством различных вариантов путей движения. Создание объективных представлений о рациональной структуре технико-тактических действий спортсменов иногда бывает затруднено невозможностью точного предсказания последствий принимаемых решений, которые опираются на субъективность информации о местности и спортивной карте [9].

Наибольшее отрицательное влияние на результативность соревновательной деятельности оказывают неточности спортивной карты, некорректная постановка контрольных пунктов и труднопроходимые заросли растительности, включая и раздражающие кожные покровы, которые, в свою очередь, являются характеристиками предстоящей соревновательной деятельности карты и местности и влияют на результативность соревновательной деятельности в кроссовых видах спортивного ориентирования [6]. Учет этих факторов также является обязательной составляющей управления многолетним учебно-тренировочным процессом [3].

В настоящее время за рубежом для автоматизированного определения подходящей местности для соревнований по спортивному ориентированию проводят специальную оценку местности с помощью многокритериального метода, основанного на геоморфологии и почвенно-растительном покрове [5].

Геоморфологические особенности местности оказывают существенное влияние как на структуру соревновательной деятельности в спортивном ориентировании бегом, так и на тренировочный процесс [4].

Тренировочный процесс в спортивном ориентировании на начальном этапе проводится, как правило, на местности проживания спортсмена, а в это время закладываются основы технической и тактической подготовки спортсменов-ориентировщиков, что в дальнейшем сильно отражается на соревновательной деятельности конкретного спортсмена в спортивном ориентировании.

Одним из критериев интегральной подготовленности спортсмена в спортивном ориентировании является способность к адаптации во внешней среде, куда входит адаптация технико-тактической деятельности к условиям соревнований, то есть к особенностям местности, рисовки карты и планированию дистанции [7].

Одним из основных направлений оптимизации управления многолетней тренировкой спортсменов-ориентировщиков является исследование структуры соревновательной деятельности с позиций системного подхода. Один из важнейших элементов – это совершенствование системного восприятия карты и местности на фоне недостатка информации [11].

Цель исследования : оценить возможности геопространственного анализа соревновательной деятельности в спортивном ориентировании.

Материалы и методы . Для оценки соревновательной деятельности в спортивном ориентировании была взята электронная база данных проведенных соревнований в период с 01.04.2017 года по 07.04.2024 года.

Исходная база данных составляла 959 689 строк и 20 столбцов, которые включали информацию: идентификационный номер спортсмена, название соревнований, дата проведе- ния соревнований, идентификационный номер дисциплины, способ передвижения (бегом, на лыжах, на велосипеде), страна, регион, территория и координаты точки привязки проведения соревнований, количество участников в соревновании всего и в группе участника, наименование группы участника, параметры дистанции – длина, количество контрольных пунктов и набор высоты на дистанции, название команды участника, квалификация участника, занятое место на соревнованиях, результат и проигрыш победителю.

На первом этапе проходила предварительная обработка исходных данных, которая включала проверку данных на корректность, исправлялись либо удалялись данные в зависимости от возможности их корректировки.

На втором этапе проводился анализ полученных данных.

Анализ данных проводился средствами языка программирования Python. Для подготовки данных к анализу использовалась библиотека Pandas, для визуализации данных использовались библиотеки Matplotlib, Seaborn. Для геопространственного анализа данных использовалась библиотека Folium.

Результаты. Территория Российской Федерации имеет различные ландшафтные зоны, в природных условиях которых может успешно развиваться спортивное ориентирование, при этом не требуя больших затрат на капитальное строительство спортивных объектов, так как основное условие проведения соревнований по спортивному ориентированию – это подготовка картографического материала и регулярная его корректировка для правильного восприятия местности участниками соревнований.

На рис. 1 представлено общее распределение всех участников соревнований по всем видам ориентирования (бегом, на лыжах и велоориентирование) с апреля 2017 года по апрель 2024 года. Анализ этого распределения показывает, что большинство занимающихся данным видом спорта участвуют в соревнованиях по спортивному ориентированию, которые сосредоточены в Европейской части России.

На рис. 2–4 показано распределение участников соревнований по спортивному ориентированию, разделенное по видам передвижений, что отражает развитие каждого вида в нашей стране. Очевидно, что беговое спортивное ориентирование является самым доступным и самым развитым видом. На тепловых картах четко просматриваются регионы по уровню развития того или иного вида ориентирования.

Анализ количества участников в соревнованиях по спортивному ориентированию по годам и видам спортивного ориентированию показал, что самым многочисленным и доступным видом спортивного ориентирования является беговое (рис. 5). С 2017 года по 2022 год шло постоянное, но не равномерное увеличение количества участвующих, кроме 2020 года, когда из-за пандемии количество участвующих резко упало. В 2023 году количество участвующих уменьшилось до порога 2017 года.

Рис. 1. Общее распределение всех участников соревнований по спортивному ориентированию с апреля 2017 по апрель 2024 года

Fig. 1. Overall distribution of orienteering participants from April 2017 to April 2024

Рис. 2. Распределение всех участников соревнований по спортивному ориентированию бегом с апреля 2017 по апрель 2024 года

Fig. 2. Distribution of foot orienteering participants from April 2017 to April 2024

Рис. 3. Распределение всех участников соревнований по спортивному ориентированию на лыжах с апреля 2017 по апрель 2024 года

Fig. 3. Distribution of ski orienteering participants from April 2017 to April 2024

Рис. 4. Распределение всех участников соревнований по велоориентированию бегом с апреля 2017 по апрель 2024 года

Fig. 4. Distribution of mountain bike orienteering participants from April 2017 to April 2024

Рис. 5. Распределение участников соревнований по годам и видам СО

Fig. 5. Distribution of participants by year and orienteering discipline

^H 2017

^Н 2018

^М 2019

^Н 2020

^М 2021

2 022

^Н 2 023

2 024

Рис. 6. Анализ количества участников по годам до 20 лет включительно Fig. 6. Number of participants aged up to 20 years by year

Анализ количества участников по годам до 20 лет включительно показал (рис. 6), что самые многочисленные группы – М14 и Ж14. Рост количества участвующих начинается с групп М10 и Ж10, пик приходится на группы М14 и Ж14, а с групп М16 и Ж16 – такое же снижение. Самыми малочисленными группами являются М20 и Ж20. Динамика прироста и убывания участников групп по годам примерно одинакова (выделяется только 2023 год). 2020 год резко выбивается по количеству участвующих из-за пандемии.

Характеристика спортсмена: женский пол, 2017 год – КМС, с 2018 года МС, регион проживания – Москва, количество стартов в базе – 479 в исследуемый период (рис. 7).

Даже при хорошей готовности спортсмен, не пройдя адаптацию к предстоящей местности, не покажет максимально возможное ориентирование. Следовательно, перед соревнованиями адаптационная тренировка на полигоне будет наиболее рациональной тренировкой. Причем чем более нестандартная местность, тем точнее должен быть разбор ситуации на

Рис. 7. Персонализированный анализ участия спортсмена в соревнованиях по спортивному ориентированию

Fig. 7. Personalized analysis of an athlete’s participation in orienteering competitions

а)

b)

Рис. 8. Геопространственных анализ занимаемых мест и мест стартов по годам выбранного для анализа спортсмена: а – цветное обозначение мест, занятых спортсменом (1-е место – красный, 2-е – голубой, 3-е – зеленый, 4-е – оранжевый, 5-е – розовый, 6-е – темно-розовый, 7-е – светло-оранжевый, 8-е и более – синий); b – год участия в соревнованиях (2017 – красный, 2018 – голубой, 2019 – зеленый, 2020 – оранжевый, 2021 – розовый, 2022 – темнорозовый, 2023 – светло-оранжевый, 2024 – синий)

Fig. 8. Geospatial analysis of the selected athlete’s finishing positions and start locations by year: a – color coding of the places achieved by the athlete (1st– red, 2nd – light blue, 3rd – green, 4th – orange, 5th – pink, 6th – dark pink, 7th – light orange, 8th and above – blue); b – year of participation (2017 – red, 2018 – light blue, 2019 – green, 2020 – orange, 2021 - pink, 2022 - dark pink, 2023 - light orange, 2024 - blue)

полигоне, а на известном типе местности необходимо исходить из индивидуальных умений и навыков спортсмена и требований целостного ориентирования.

Соревнования по спортивному ориенти рованию являются самым эффективным тренировочным средством. Но частое выступление в соревнованиях уменьшает разнообразие применяемых приемов. Ориентирование упрощается и становится стабильным, при этом заметно закрепляются постоянные ошибки. Наработка новых навыков происходит в основном на тренировочных полигонах, где спортсмен не связан с экстремальной ситуацией, есть возможность более внимательно взглянуть на местность и карту, более глубоко осмыслить свои действия и целенаправленно отрабатывать технические и тактические навыки. Наблюдения показывают, что при балансе тренировочных полигонов и соревнований (их число должно быть примерно равно) возникают наилучшие условия для формирования высоко результативного и вместе с тем стабильного ориентирования.

Спортсмены из домашних регионов и регионов, схожих с соревновательной местно -стью, выступают гораздо лучше, так как их тренировки максимально приближены к тем условиям, которые будут на соревнованиях. У них лучше развито передвижение по конкретному типу местности, грунту, восприятие ориентиров, понимание форм рельефа, видение наилучших опорных точек, умение передвигаться и преодолевать завалы и густой подлесок, что в совокупности делает их более подготовленными спортсменов, которые тренировались на другой местности.

Заключение. Тепловые карты геопространственного анализа соревновательной деятельности по спортивному ориентированию выявили регионы, в которых: 1) активно развиваются все виды спортивного ориентирования, 2) только беговое, которое является более доступным для занимающихся, 3) данный вид спорта практически совсем не развит, так как массовость соревновательной деятельности и является показателем развития вида спорта.

Геопространственный персонализированный анализ участия спортсмена в соревнованиях по спортивному ориентированию показывает, в каких регионах участник чаще всего участвует в соревнованиях по спортивному ориентированию.

Геопространственный анализ соревновательной деятельности в спортивном ориентировании позволяет оценить, в каком регионе участник занимает больше всего высоких мест, а также понять, на какой местности спортсмен может показать более высокий результат.

Анализ показал, что спортсмены больше всего участвуют в соревнованиях, проходящих в регионе проживания, а следовательно, спортсмен привыкает к особенностям этой местности и у него формируется определенный стереотип тактических действий, что может сказаться на результате выступлений на другом типе местности

Таким образом, актуальным является проблема научного обоснования содержания специализированных заданий, направленных на повышение эффективности учебно-тренировочного процесса спортсменов-ориентиров-щиков различного возраста и уровня подготовленности.