马杯定向 | 2023年马约翰杯比赛技术回顾

文摘   体育   2023-11-21 23:39   北京  

作者:THU_Orienteering 的制图人与技术人

于乐宁

Part 1

制图

缘起:

此次积分赛在去年其实已经早有预谋,1:1500的底图,规定时间为7min(男),9min(女),本来作为赛后表演项目,但是散场过快,没来得及向大家展示我们布置点位的数字方面的科学性。

2022年10月积分附加赛


因此,作为校内少有的几片优秀的定向越野场地之一的近春园,在北体附近办赛几无可能的前提下,临时被拿上了竞赛场地的修测日程,整体修测从10.20,上午9:00开始,到10.20晚上23:30结束。

修图范围划分(yln1,3;yry2)


修图手稿见下图,但是路线设计已经完成多时,所以比赛质量不是一朝一夕(物理)的努力,而是协会能力的长期积累。

yln手稿

yry手稿


成图时间已是10.21日半夜00:17,打印出第一张比赛场地底图。接下来绘制已经设定好的积分赛点位和短距离路线。因为要照顾积分赛,因此首先开始设置积分赛点位和点号,短距离则靠点位直接连接产生。



底图打印效果良好


主要更改:

①    制图标准使用ISSprOM2019-2,主要改动为水井画为天蓝色方形。

②    从1:4000和1:1500改到1:3000,重新绘制全部范围,并适当增删细节,包括水井,路灯杆,座椅,矮墙等。

③    部分地区道路明显改变,对照卫星地图纠正了道路和房屋的形状。

④    修改植被类型


有兴趣了解制图视频教程的,可以访问

https://www.bilibili.com/video/BV1PK4y1A78a


Part 2

积分赛设计


全点图

积分赛分数方面,选择31-54中的点若干个和100号点,一改之前的十位数记分的方式,改为点号全部为分数,加和共为1120分,因此去掉三个点位不使用,找出平均分为40的三个点位即可让总分归为1000,更方便刻画参赛选手的得分率,先去掉31,再把原来的53拿掉,最后只能拿掉36号点,因此最后得到了22个点位,共1000分的积分。


此处分值系统修改的目的是,料想THU学生值得在跑动过程中引入更大的计算量。




根据对大家的了解,基本上设置15min的有效时间,是不能全部完成的。因此在其上设置5min的时间窗口用作delay的扣分区间


因此就有了以下成图:



点位设置考虑:

①    在新修地区设置偏多的点位,荒岛等区域维持原有比例,适当减少点位,并把距离较远的点位设置为高分,近处点位设置为低分;

②    设置工字厅北侧点位偏多,此处为刚刚出发的地区,引诱一部分选手进入,此处为“后悔区”去了后悔浪费了时间,没去后悔之后再也没法去;

③    45号以上的高分点位藏到林子中去,增加难度;

④    设置46,47;40,50两条分线,让所有人都难以打全点,必须取舍。


Part 3

成绩分析——时间分数分析

完赛情况:


由于赛前只强调了超时无效,没有说明如果成绩是负分也会无效,因此我们判部分未超时,但是负分成绩的选手仍为有效成绩,可以为团队积一分。


在我们排除了负分和超时成绩后,获得到如下的散点图

平均用时919.09s,平均分数382.02分,其散点图似乎存在某种线性关系,经计算,回归方程为分数x=1196.19-0.89t,回归系数r=-0.47

其中男子平均用时889.22s,平均分数469.47分,回归方程为分数x=1079.85-0.69t,回归系数r=-0.32

其中女子平均用时948.81s,平均分数274.33分,回归方程为分数x=1061.74-0.83t,回归系数r=-0.55



无论从整体还是分性别来看,时间与分数都是负相关关系,虽然回归系数绝对值不高,但是也存在一定的参考价值。我们观察到散点图有比较聚集的两团,于是把超时和未超时的分开分析。


其中未超时平均用时833.55s,平均分数496.49分,回归方程为分数x=-616+1.3349t,回归系数r=0.356


其中超时平均用时1009.72s,平均分数252.88分,回归方程为分数x=2280.442-2.00805t,回归系数r=-0.856



两者重叠得到如下关系。

可以看出,不超时和超时后的分数有很大区别,积分的要义不超时就很重要。


Part 4

点位选择分析

一种衡量定向越野积分赛点位经济性的方法

另外我们计算了选手点位的选择:



大家的第一点位集中在34或者42,而其他点位较少,直接去打100的同学,暂不在统计范围内。



总路线分布(每组取前5)


我们绘制了各组别前五名路线的分布,并分为男女分别统计,可以看出男女优胜者们分别偏好不同的路线选择,男性更多选择了除了荒岛以外的其他点位,并呈现出相当统一化的路线;而女性较少涉及南部点位,并且路线选择也更分散。


男性选手点位热度

女性选手点位热度



进一步的,我们计算了每个线路中的直距,并用分数(扣分前)除以直距获得距离得分效率



标黄三位有极高的分数/距离,因此将他们的路线呈现出来:


虽然直距跑步时间还有较大的出入,但基本能初步反映点位选择的优劣,标绿的也是不错的点位选择,也有很强的经济性。

 

曾经较早提出过,积分赛中的路线,应该尽量避免锐角,如同皮亚诺的希尔伯特曲线一样,充满整个空间,在Course12这位同学的比赛中,就体现的很好。


我们这里放上四个组别的冠军路线,供大家参考:



点位相关性分析:

在排除了负分、超时无效、一位直接打100的选手后,我们绘制了剩余87名选手点位选择的相关系数热力图,如上图所示(蓝色表示正相关,圈越大颜色越深则相关系数越大)。


观察热力图可以得出以下结论:


1、选手们的点位选择存在分区域强相关的特征。热力图从左上往右下分别呈现出荷塘、荒岛、东南角、零零阁、绿园、天文台附近一带这些强相关区域,其中东南角、零零阁和绿园又可以看出总体的大片相关特征。这个不难理解,因为积分赛要求在更短的时间打完更多分值更高的点,如果选择进入一块区域,把里面的所有点打完是最明智高效的抉择。结果表明大多数选手都采取了这种策略。


2、荷塘部分涉及选手前期点位选择。正如前面所述,荷塘是选手面临的第一个选择,若要进入则打完里面所有点是最经济的。但可以观察到34号点与其他三个点位的相关性较弱,因为34号点位于起点出发的必经之路上,不少选手可以就近打该点马上离开,不进入荷塘。


3、接下来的中期点位选择是区分选手分数高低的关键。由于荒岛、东南角、零零阁点位分布分别独立且接近,选手们通常采取的策略是要么不打,要么成对儿地打。其中值得注意的是绿园的三个点中44号点与其他两个点相关性没那么强,反而与40、50零零阁点位强相关。观察众多男性中高分选手和女性高分选手在零零阁-绿园阶段的选择可以看出这一原因。从东到西进入绿园收点时总会打最顺路的44号点,而52和更偏的51仅有部分人去打。选手们的路线于是分化成下图所示的三条,黄色、红色和棕色线路由短到长。走哪条取决于每个人对自己剩余时间的把握,比如男甲和男乙的冠军都选择了红色路线,即放弃了51号点。这种路线选择的多样化充分说明THU学生具有很强的自我评估能力、时间管理能力和判断决策能力


4、天文台附近便是后期点位选择了。这一片点的相关性很好解释:有充分剩余时间的选手顺着35-43-41-33-32一路收割,时间所剩无几的选手则“丢盔弃甲”,什么点都来不及打就直奔终点(仿佛看到了23:57还在双手颤抖着图片转PDF交作业的我)。其中32与33相关性相对较弱,这可以解释为大多选手此时时间较为紧张,来不及到理科楼绕一圈打32,所以打完33直接打100的占多数比例。



点位经济性分析:

为了尝试定义单点的经济性,引入了一个分值/回家距离的参数,即点分值除以点位到起终点连线中点的距离,得到了y到访频数x分值/距离的回归关系:y=0.0591+0.81x,r=0.48

同时可以看出33、32、39似乎远离了回归,也许这三个点的位置还需要斟酌一下




另外我们计算了x(点位分数)y(分值/回家距离),以及气泡r(到访频次)的气泡图,如下图所示。可以看出,32,33,34,37,38,41,42,44,45有很强的经济性,但32,44到访人数较少。而49分以上点位经济性较差,到访人数很少。


猜想,单纯的点位距离起终点连线中点的距离不能代表一个点位的经济程度。而是需要距离此点最近(最顺)两点的必经路线距离此点额外的实际跑动时间,例如原本14-16的时间和14-15-16时间的差值,例如此图的蓝线和红线的时间差值,更能说明每个点的经济性,再佐以点位距离起终点连线中点的距离分析点位取舍的决策,应该会得到关于两者相关性的参数。这就有待后续的研究了。

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