Success Factors in Soccer Defense – Match Analysis in Soccer based on Positional Tracking Data

Fußball ist eine der bekanntesten Sportarten der Welt. Ein Grund für seine Beliebtheit ist die Unvorhersehbarkeit von Spielereignissen und -ergebnissen. Durch die Anzahl von 22 Spielern auf dem Feld, die miteinander interagieren und dabei fast unendlich viele Freiheitsgrade nutzen können, ähnelt keine Spielszene der anderen. Mit der zunehmenden Verfügbarkeit von hochpräzisen Positionsdaten lassen sich Einblicke in dieses komplexe Spielgeschehen gewinnen. Diese Positionsdaten beinhalten die nahezu kontinuierliche Positionen aller Spieler und des Balls während des gesamten Spiels. ... mehrMit ihrer Auswertung kann insbesondere das taktische
Verhalten der Fußballspieler analysiert werden. Gleichzeitig ermöglichen diese Daten die Untersuchung des Verhaltens der Spieler, die nicht in direktem Ballbesitz sind (ballfern). Dies wird in der Mehrzahl der Untersuchungen zur taktischen Spielleistung vernachlässigt. Darüber hinaus konzentrieren sich die meisten Studien, die das taktische Verhalten anhand von Trackingdaten analysieren, auf offensive Aktionen wie Pässe oder Torschüsse. Jedoch ist Fußball eine eher defensiv betonte Mannschaftssportart (z.B. wenige Tore), in der die Defensive für den Erfolg einer Mannschaft mindestens genauso entscheidend ist wie die Offensive. Deshalb untersucht diese Thesis die taktische Spielleistung während der defensiven Spielphasen (d.h. kontrollierte Defensive & defensives Umschalten) auf den unterschiedlichen Ebenen der taktischen Spielleistung
von Individual-, Gruppen- und Mannschaftsebene. Dabei werden die Möglichkeiten der Positionsdatenanalyse genutzt, um die Faktoren für ein erfolgreiches taktisches Verhalten der Spieler in der Defensive zu identifizieren.
Im theoretischen Hintergrund dieser Arbeit werden die Grundlagen für die durchgeführten Studien und deren umfassende Diskussion gelegt. Zunächst werden dabei erkenntnistheoretische und wissenschaftlich-philosophische Überlegungen angestellt, um zu reflektieren, wie die Erkenntnisse in dieser Thesis gewonnen und die Schlussfolgerungen gezogen werden. Des Weiteren wird diese Arbeit in das Fachgebiet der Sportwissenschaft eingeordnet, um sie in einen breiteren Kontext zu stellen. Anschließend wird die individuelle komplexe Sportspielleistung im Fußball, die in dieser Arbeit zentral ist, theoretisch ausgearbeitet. Im Einzelnen werden die Hauptkomponenten der komplexen Sportspielleistung eines Spielers (physisch, technisch, taktisch, psychologisch) und deren Einflussfaktoren (interne und externe Faktoren) dargestellt.
Aufbauend auf diesem theoretischen Konstrukt, wird das Erscheinungsbild einer Mannschaftsleistung, bestehend aus 11 Individuen, charakterisiert. Nach dieser Darstellung der Sportspielleistung im Fußball werden die wichtigsten Ansätze zur Analyse dieser Leistung beschrieben. Dazu gehören die subjektive Videoanalyse, die Notationsanalyse und die räumlich-zeitliche Analyse von Positionsdaten. Dieser Überblick über die verschiedenen Arten der Spielanalyse liefert eine theoretische Grundlage für die Methoden, welche in den Studien dieser Arbeit hauptsächlich verwendet wurden, um die taktische Spielleistung in der Verteidigung zu untersuchen. Auf der Grundlage dieses theoretischen Hintergrunds werden die einzelnen Studien dieser Thesis vorgestellt, die ein Review und drei Untersuchungen umfassen.
Dabei wurde zunächst im Review der aktuelle Stand der Forschung zur räumlich-zeitlichen Analyse des Defensivspiels anhand von Positionsdaten umfassend analysiert und zusammengefasst. Die hierdurch identifizierten Ansätze zur Analyse des Defensivspiels im Fußball anhand von Positionsdaten zeigten sich als sehr heterogen.
Darauf aufbauend wurden in der ersten Untersuchung dieser Thesis die Merkmale des defensiven Drucks in der Spielphase der geordneten Defensive analysiert. Dabei wurde ein im Review identifizierter Analyseansatz zur Berechnung des defensiven Drucks genutzt. Die Ergebnisse dieser Untersuchung zeigten, dass der Defensivdruck in erfolgreichen defensiven Spielsequenzen höher war als in nicht erfolgreichen. Darüber hinaus war der Druck auf den ballführenden Spieler und die Angreifer in Ballnähe deutlich höher als der Druck auf alle angreifenden Spieler.
In der zweiten Untersuchung dieser Thesis wurde die Restverteidigung, eine spezifische Gruppentaktik in der Spielphase des defensiven Umschaltens, analysiert. Zunächst wurde mit Hilfe von Experteninterviews die Gruppentaktik der Restverteidigung definiert. Darauf aufbauend ergab die Positionsdatenanalyse, dass die Zeitspanne zur Rückeroberung des Balls nach einem Ballverlust der wichtigste Erfolgsfaktor im defensiven Umschaltspiel ist. Darüber hinaus zeigten die Ergebnisse, dass die zahlenmäßige Überzahl in der Restverteidigung und die Raumkontrolle in tiefen Räumen hinter der Abwehrkette wichtige Erfolgsfaktoren in der Restverteidigung sind.
In der letzten Untersuchung dieser Thesis wurde die kompakte Organisation der verteidigenden Mannschaft in der Spielphase der kontrollierten Defensive analysiert. Dabei zeigten die Ergebnisse eine höhere Kompaktheit der ballnahen Verteidiger und eine höhere Kontraktion der Kompaktheit der gesamten abwehrenden Mannschaft in erfolgreichen Defensivsequenzen im Vergleich zu erfolglosen.
Aus den vorgestellten Erkenntnissen lassen sich die relevanten Erfolgsfaktoren der defensiven Spielphasen (kontrollierte Defense & defensives Umschalten) ableiten. Zusammenfassend lässt sich schlussfolgern, dass es für eine erfolgreiche kontrollierte Defensive zentral ist, den ballführenden Spieler auf individueller Ebene unter Druck zu setzen. Auf Gruppenebene ist es darüber hinaus entscheidend, ballnahe Passoptionen abzudecken, indem die Angreifer in Ballnähe unter Druck gesetzt werden und die Kompaktheit der Verteidiger in Ballnähe erhöht wird. Auf Mannschaftsebene ist die Kontraktion der Kompaktheit wichtig für ein erfolgreiches Defensivspiel. Im Gegensatz zur Spielphase der kontrollierten Defensive ist es in der Spielphase des defensiven Umschaltspiels entscheidend für eine erfolgreiche Restverteidigung, tiefe Räume hinter der Abwehrkette
und mögliche gefährliche Gegenspieler zu kontrollieren, um gegnerische Konter zu unterbinden.
Basierend auf den präsentierten Erkenntnissen wurden Spielprinzipien formuliert, die übergeordnete und effektive taktische Verhaltensweisen in den jeweiligen Spielphasen darstellen. Dazu gehören beispielsweise das Pressen des ballführenden Spielers und das Zustellen enger Passoptionen in der kontrollierten Defensive oder das Herstellen einer numerischen Überzahl in der Restverteidigung im defensiven Umschaltspiel. Diese Spielprinzipien ermöglichen eine effektive Anwendung der Ergebnisse dieser Arbeit in der Praxis. So kann unter anderem die taktische Spielleistung objektiver bewertet werden, um dadurch zukünftige Spielleistungen zu verbessern und den Erfolg in der Verteidigung zu steigern.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass in dieser Arbeit hochkomplexe Spielanalysen durchgeführt wurden, um Positionsdaten detailliert auszuwerten. Dies macht es möglich, die Erfolgsfaktoren in der Verteidigung zu identifizieren, um tiefere Einblicke in die Sportspielleistung im Fußball zu erhalten.

Soccer is one of the most famous sports of the world. One reason for its popularity is the unpredictability of events and match results. With 22 individual players behaving with almost infinite degrees of freedom while interacting with each other, no playing sequence looks like a previous one. With the increasing availability of highly accurate tracking data insights into this complex gameplay can be gained. This data comprises an almost continuous measure of the positions of all players and the ball. By evaluating this tracking data, particularly the tactical match performance of soccer players can be analyzed. ... mehrEspecially, it becomes possible to investigate the offball behavior of players which is neglected in the majority of research in this context. Moreover, most studies analyzing tactical behavior using tracking data focused on offensive actions such
as passing or shooting. However, soccer is a defensive emphasized team sport (e.g. low scoreboard) and defense is at least as important to success as offense. Therefore, this thesis aims to analyze the tactical match performance during the defensive playing phases (i.e. defensive play & defensive transition) at the individual level, group level, and team level. Thereby, the
possibilities of tracking data analysis are exploited to identify the factors of successful tactical behavior of players in defense.
In the theoretical background, this thesis provides a basis for the conducted studies and their comprehensive discussion. First, epistemological and scientific-philosophical considerations are made to reflected on how the findings of this thesis are obtained and how the conclusions are drawn. Further, this thesis is subsumed in the subject field of sports science to place this work in the broader context of sports science. Subsequently, the individual complex match performance in soccer, which is the main subject of interest in this thesis, is theoretically elaborated. In detail, the main facets of the complex match performance (physical, technical, tactical, psychological) and their influencing factors (internal and external factors) are outlined. Building on this theoretical framework, the appearance of a collaborative team performance consisting of 11 individuals is presented. After presenting the match performance of soccer players, the main approaches to analyze this performance are described. This includes the subjective video analysis, the notational analysis, and the spatio-temporal analysis of tracking data. This overview of different types of match analysis provides a theoretical foundation of the methods used in this study since two types were used as main method to assess the tactical match performance in defense.
Based on the theoretical background, the individual papers of this thesis are presented which comprise a review and three original studies.
First, the review paper comprehensively summarized the current state of research on spatio-temporal analysis of defensive play using tracking data. Thereby, highly heterogenous approaches to analyze defensive play in soccer using tracking data were identified.
Second, the first original study of this thesis focused on the defensive pressure characteristics in the playing phase of defensive play. The analysis of tracking data showed that defensive pressure was higher in successful defensive plays compared to unsuccessful defensive plays. Furthermore, defensive pressure on the ball-leading player and on attackers in ball proximity was higher compared to defensive pressure on all attacking players.
Third, the second original study analyzed rest defense (≙ particular group tactic) in the playing phase of defensive transition. Through the evaluation of the expert interviews, the group tactic of rest defense was defined. The data analysis indicated that the time to regain possession after a ball loss is the most important success criterion in defensive transition. Furthermore, the numerical superiority of rest defending players and their space control in deep spaces behind the defensive-line were identified as important success factors in rest defense.
Fourth, the last original paper analyzed the compact organization of the defending team in the playing phase of defensive play. Thereby, successful defensive plays revealed a higher compactness of defenders close to the ball and a higher contraction of compactness of the whole defending team compared to unsuccessful defensive plays.
With the presented findings the relevant success factors of the defensive playing phases can be derived. Concluding, for successful defensive play it is most important to press the ball-leading player at the individual level. At the group level, it is also crucial to cover close pass options by pressurizing the attackers close to the ball and increasing the compactness of defenders in ball proximity. At the team level, the contraction of compactness is important for successful defensive play. In contrast to the playing phase of defensive play, it is decisive for rest defense in the playing phase of defensive transition, to control deep spaces and possible dangerous counterattackers to be successful and stop opposing counterattacks.
Based on those findings, principles of play were formulated which comprise superordinate beneficial tactical behavior patterns in the respective playing phases. For instance, press the ball-leading player and cover close pass options in defensive play, or create numerical superiority in rest defense in defensive transition. Those principles of play enable an effective practical
application of the results of this thesis. This includes, for example, the objective evaluation of tactical match performances to eventually enhance future match performances to drive success in defense.
In summary, this thesis presented enhanced match analyses using positional tracking data to identify success factors in defense and uncode the game of soccer.