Analysis of goal scoring in football matches according to performance indicators and the context of competition

Esta tese teve como objetivo analisar os padrões temporais de marcação de golos no futebol profissional de acordo com a perspectiva dinâmica e em função de diferentes variáveis explicativas relacionadas com a performance das equipas e contexto competitivo. O trabalho inicia-se com a revisão sistemática dos estudos que analisaram a marcação de golos em ligas profissionais de futebol masculino. Em função dos métodos utilizados na recolha e tratamento de dados os estudos analisados foram classificados em dois grupos – realizados segundo a perspetiva estática ou uma perspetiva dinâmica. As vantagens e limitações de ambas as perspetivas no sentido de proporcionar informações relevantes sobre a performance das equipas são discutidas no capítulo. Nos capítulos que se seguem foram analisados os fatores que influenciam os tempos de marcação do primeiro e segundo golos do jogo, tal como do golo-chave (key-goal) que define o resultado do jogo (vitória ou empate). Procedimentos de análise de sobrevivência (função de incidência cumulativa, modelos de regressão de Cox com covariáveis fixas e variáveis no tempo e modelos competitivos) foram desenvolvidos e aplicados para modelar o risco de marcação do primeiro, segundo e golo-chave ao longo do jogo em função de um conjunto de indicadores de performance e variáveis contextuais. Os resultados confirmaram que os indicadores de performance, como o diferencial de golos (diferença entre os golos marcados e sofridos durante o campeonato até ao jogo observado), remates à baliza, sanções disciplinares e substituições, permitem predizer o tempo em que o primeiro golo é marcado pelas equipas da casa. Os resultados também demonstraram que o primeiro golo do jogo marcado pelas equipas de casa tem uma associação positiva e significativa com a vitória final. A análise do segundo golo do jogo revelou que este é marcado com a maior frequência na segunda parte do jogo quando a equipa joga em casa. O modelo de Cox demonstrou que o tempo do primeiro golo tem um efeito positivo e significativo no tempo do segundo golo marcado pela equipa da casa, particularmente se o primeiro golo foi marcado na segunda parte do jogo. Para modelar o tempo do golo-chave foram utilizados modelos de riscos competitivos que demonstraram que as equipas da casa têm uma probabilidade maior de marcar o golo-chave associado à vitória, enquanto as equipas com um diferencial acumulado positivo de golos marcados e sofridos tiveram menor probabilidade de marcar o golo-chave associado à vitória. As equipas da casa e as equipas com um maior diferencial positivo de golos marcados e sofridos demonstraram uma maior probabilidade de marcar o golo-chave associado a um empate como resultado final. O estudo abre novas perspetivas para a análise da performance coletiva no futebol de alto rendimento. A abordagem metodológica proposta no estudo toma em consideração a dinâmica de desempenho coletivo durante o jogo e permite fazer previsões de rendimento coletivo que facilitam a tomada de decisão dos treinadores na direção da equipa.The aim of this thesis is to analyse goal-scoring patterns in professional football in accordance with the dynamic perspective, using different explanatory variables associated with team performance and game context. In the first section there is a systematic review of studies which analyse goal scoring in men's professional football leagues. In accordance with the methods used for data collection and analysis, studies were classified into two groups: studies carried out according to the static perspective and those carried out according to the dynamic perspective. The advantages and limitations of both perspectives in providing relevant information on team performance are also discussed. In the following chapters there is analysis of the factors that influence the time at which the first and second goals are scored in a match, as well as the idea of the key-goal which defines the outcome of the game (a win or a draw). Survival analysis procedures (cumulative incidence function, Cox regression models with fixed and time varying covariates and competing models) were devised and applied in match analysis to estimate the probability of the first goal, second goal and the key-goal being scored during a match as a function of a set of explanatory variables regarding team performance and match context. The findings of this study confirmed that performance indicators, such as positive accumulated goal difference (the difference between the goals scored and conceded during the whole competition up until the match considered), shots on goal, sanctions and substitutions enable the time at which the first goal is scored by home teams to be predicted. They also revealed the importance of scoring the first goal for home teams to win a match. In addition, they showed that the first goal in a match scored by home teams was positively and significantly associated with a winning outcome. Analysis of the second goal of the match demonstrated that this is scored most often by home teams in the second half of the game. The Cox model showed that the time at which the first goal is scored in a match had a positive effect on the second goal being scored by the home team, particularly if the first goal was scored in the second half of the match. The competitive risk regressions model showed that there was a higher probability of home teams scoring the key-goal of match, while there was a lower probability of teams with a positive accumulated goal difference scoring the keygoal that led to victory. Home teams, and teams with a positive accumulated goal difference, showed a higher probability of scoring the key-goal that tied the match. This study brings new perspectives for performance analysis in elite football by taking into account the dynamics of team performance during matches. The approach proposed in this study enables the prediction of scoreline evolution based on performance indicators and thus might facilitate decision-making by coaches regarding instructions given to teams during matches