Konzept UTM-Zonen-Sprünge

Moderator: Roland Ziegler

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Adrian

Re: Konzept UTM-Zonen-Sprünge

#41 Beitrag von Adrian »

Danke für die Karte, Alwin.

Da sind aber doch einige laufende Projekte - unabhängig von Frankreich - schon betroffen, u.a. auch ein Weiterbau von Regensburg in Richtung Nürnberg.

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Carsten Hölscher
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Re: Konzept UTM-Zonen-Sprünge

#42 Beitrag von Carsten Hölscher »

EIne Lösung sollte allgemeingültig sein und nicht nur für das aus aktueller Sicht in näherer Zukunft zu erwartende Netz funktionieren.

Dazu hat noch keiner was gesagt:
Aber dann wäre es doch die beste Lösung, dass man die Differenz im ersten Gleisbogen vor oder nach der UTM-Grenze "verschwinden lässt" und gar nicht groß mit komplizierten Lösungen anfängt, oder?
Carsten

Adrian

Re: Konzept UTM-Zonen-Sprünge

#43 Beitrag von Adrian »

Carsten Hölscher hat geschrieben: 05.12.2022 17:37:36 EIne Lösung sollte allgemeingültig sein und nicht nur für das aus aktueller Sicht in näherer Zukunft zu erwartende Netz funktionieren.

Dazu hat noch keiner was gesagt:
Aber dann wäre es doch die beste Lösung, dass man die Differenz im ersten Gleisbogen vor oder nach der UTM-Grenze "verschwinden lässt" und gar nicht groß mit komplizierten Lösungen anfängt, oder?
Carsten
Im Anbetracht der momentanen Ausbaugeschwindigkeit diverser Netze muss doch die Allgemeingültigkeit ohnehin der Zweck sein.

Meinst du damit, dass jeweils der erste Gleisbogen im Anschluss UTM-Modul mit entsprechendem Versatz gebaut werden soll/muss?

Alwin Meschede
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Re: Konzept UTM-Zonen-Sprünge

#44 Beitrag von Alwin Meschede »

Carsten Hölscher hat geschrieben: 05.12.2022 14:06:18 Aber dann wäre es doch die beste Lösung, dass man die Differenz im ersten Gleisbogen vor oder nach der UTM-Grenze "verschwinden lässt" und gar nicht groß mit komplizierten Lösungen anfängt, oder?
Nach jetzigem Stand der Diskussion würde ich das befürworten.
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F(R)S-Bauer
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Re: Konzept UTM-Zonen-Sprünge

#45 Beitrag von F(R)S-Bauer »

Hallo

Hallo, das sind im schlechteste Fall 20+ Übergänge. Davon 4~5 Akute.

Nur mal so eine überlegung:
Jeweils 1000(?) m Links und Rechts der Grenze, die UTM Koordinaten bestimmen und dann die Koordinaten der Simulation Stecke entsprechen langsam verändern.
Sprich die Landschaften an den Stellen zur Ladezeit stecken/Stauchen und verbiegen

Vielleicht mit Markern im Gelände arbeiten, ab wann Transformiert wird und bis wo.


Gruß

Ralf

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Michael_Poschmann
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Re: Konzept UTM-Zonen-Sprünge

#46 Beitrag von Michael_Poschmann »

Ich stelle nur kurz meine Bauerfahrungen aus "Jugendsünden" in den Raum, als für den Bereich Altenbeken-Kassel nur für die Bahnhofsbereiche georeferenzierbare Gleispläne vorlagen und die freie Strecke überwiegend auf der Basis ortsreferenzierter Luftbilder entstanden ist. Wie ich seinerzeit in meinem Braunschweig-Vortrag anmerkte, wiesen die damals verwendeten Luftbilder einen seitlichen Versatz von bis zu 2 m gegenüber der Realität auf. In einer gewissen Naivität hatte ich versucht, mit Radien um die 25.000 m diese Abweichungen auszugleichen. Im Editor merkt man das nicht so recht, allerdings fällt im (während der Bauphase noch nicht verfügbaren) Fahrbetrieb diese Schummelei dann doch unangenehm auf, zumindest mir. Anderthalb Jahrzehnte später sind Werkzeuge, Grunddaten und Bauverfahren nun mal deutlich fortgeschritten.

Quintessenz: Bitte beim "Schummeln" unbedingt auf günstige Platzierung achten - und vielleicht etwas cleverer anstellen als ich seinerzeit.

Grüße
Michael

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F. Schn.
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Re: Konzept UTM-Zonen-Sprünge

#47 Beitrag von F. Schn. »

Carsten Hölscher hat geschrieben: 05.12.2022 14:06:18 Aber dann wäre es doch die beste Lösung, dass man die Differenz im ersten Gleisbogen vor oder nach der UTM-Grenze "verschwinden lässt" und gar nicht groß mit komplizierten Lösungen anfängt, oder?
Ich sehe keine Notwendigkeit dafür. Wenn der Streckenbauer die Verschiebung von Hand um 1,5 m größer angeben muss, als man es in der Theorie berechnet, dann ist das halt so. Problematisch ist nur, wenn die beiden Gleise in einem Modul 4 m außeinander sind, und im anderen 4,5 m. (Aber das wird nicht der Fall sein, weil der Abtand von der Mitte der Zone zum Rand ja für beide Zonen in der selben Größenordung liegt, und die Tranfsormation ja auf so etwas symetrisch reagiert.)
Ob der nächste Bahnhof in der UTM-Zone 1 5 km und in der andern UTM-Zone 4,9 km entfernt ist, ist auch nicht relevant, weil die Grenzmodule nur in einer Zone einen Nachbar haben.
Alwin Meschede hat geschrieben: 05.12.2022 14:03:14 Ja. Meine bevorzugte Lösung wäre deshalb nach wie vor das was ich als erstes vorgeschlagen habe - jede UTM-Zone läuft als eigene Welt in ihrem eigenen Thread.
Ich sehe ehrlich gesagt den Vorteil mehrerer Threads nicht. Die 3D-Grafik kann man in DirecX9 nicht in mehrere Threads auslagern. Bleibt noch die Zugphysik. Die kann man auch mit anderen Kriterien parallelisieren.
Roland Ziegler hat geschrieben: 05.12.2022 16:40:42 Wenn man für einen einzelnen Zonenverknüpfungspunkt eine Translations-/Rotationsmatrix erstellt, kann man im selben kartesischen Raum bleiben. Gibt es mehrere Verknüpfungspunkte, muss für jeden Verknüpfungspunkt eine Transformation gemacht werden, aufgrund der Nicht-Linearität der ganzen Angelegenheit.
Rückfrage: Wir reden ja hier nur von einer Modulgrenze; also einer Linie, die noch dazu nur auf kurzen Abständen 1:1 in die andere Zone übertragen werden muss. Da müsste doch Verschiebung und Winkel reichen? Im Gegenteil; Wenn wir volle Matrizen verwenden, ploppt zum Zeitpunkt des Zonenwechsels diese Verzerrung für den Nutzer wahrnehmbar auf. Wenn wir nur eine Verschiebung verwenden, dann wird das durch die Mit-Verschiebung des Zuges ausgeglichen, so dass für den Nutzer kein merklicher Übergangseffekt entsteht.
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Alwin Meschede
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Re: Konzept UTM-Zonen-Sprünge

#48 Beitrag von Alwin Meschede »

F. Schn. hat geschrieben: 05.12.2022 19:00:33 Ich sehe keine Notwendigkeit dafür. Wenn der Streckenbauer die Verschiebung von Hand um 1,5 m größer angeben muss, als man es in der Theorie berechnet, dann ist das halt so.
Ich weiß nicht ob ich dem Streckenbauer an dieser Stelle die Möglichkeit geben wollen würde, völlig beliebige Zahlen eintragen zu können. Denn ich frage mich "was passiert eigentlich, wenn sich einer verrechnet, und der nächste sich auf die falschen Zahlen verlässt und seine Module darauf auslegt?" Das kann ich derzeit nicht einschätzen. Bei meinem kleinen Versuch in Schönhausen habe ich zum Beispiel schnell gemerkt, dass es wichtig ist, erst zu drehen und dann x/y zu verschieben. Wenn jemand es andersrum macht, erst verschiebt und dann dreht, schießt er sich sofort in den Fuß. Am betriebssichersten scheint es mir deshalb, wenn das Programm die notwendigen Berechnungen selber und ohne Eingriffsmöglichkeit erledigt. Wenn das dazu führt, dass ich in der Trassierung einen knappen Meter seitliche Abweichung ausgleichen muss, kann ich damit gut leben.
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F. Schn.
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Re: Konzept UTM-Zonen-Sprünge

#49 Beitrag von F. Schn. »

Alwin Meschede hat geschrieben: 05.12.2022 19:33:32 Denn ich frage mich "was passiert eigentlich, wenn sich einer verrechnet, und der nächste sich auf die falschen Zahlen verlässt und seine Module darauf auslegt?"
Da die Angaben aller Grenzmodule von anderen Grenzmodulen unabhängig sind, würde der Fehler keine Auswirkungen auf andere Grenzmodule haben. Wenn man in beiden Modulen nach Plänen korrekt gearbeitet hat, muss man im schlimmsten Fall die Modulschnittstelle überarbeiten (wenn man es doch korrigieren möchte). Was aber lediglich ein paar Meter verlängern oder kürzen seien kann, sonnst hätte man einen Knick in den Gleisen.

Das Thema Sonnenstand habe ich nicht bedacht. Das könnte in der Tat noch ein Thema werden. (In allen bislang diskutierten Lösungsideen mit Ausnahme des Ladebildschirm-Vorschlags.)
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Leonard K.
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Re: Konzept UTM-Zonen-Sprünge

#50 Beitrag von Leonard K. »

KlausMueller hat geschrieben: 05.12.2022 16:40:11 Das Problem würde auf jeden Fall auftreten, wenn die ostbayerischen Streckenprojekte weiter wachsen und die Strecke Regensburg-Hof den Raum Marktredwitz erreicht. Die Strecke Regensburg-Ingolstadt zwischen Regensburg und Saal wäre auch ein Kandidat.
Adrian hat geschrieben: 05.12.2022 17:00:32 u.a. auch ein Weiterbau von Regensburg in Richtung Nürnberg.
Alle ostbayerischen Streckenmodule sind übrigens in Zone 32 gebaut. Regensburg-Hof liegt ja auch ziemlich parallel zur Zonengrenze. Da das Projekt sowohl Ausbauperspektiven im Raum Regensburg als auch Richtung Weiden hat, könnten da auch einige Grenzübertritte zusammenkommen ;) : Bei Freihöls, Parkstein-Hütten, an der Strecke Regensburg-Nürnberg zwischen Etterzhausen und Regensburg-Prüfening, und laut Karte an der Strecke Regensburg-Ingolstadt gleich dreimal zwischen Sinzing, Gundelshausen und Saal (Donau).

Jan
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Re: Konzept UTM-Zonen-Sprünge

#51 Beitrag von Jan »

F. Schn. hat geschrieben: 05.12.2022 19:00:33
Roland Ziegler hat geschrieben: 05.12.2022 16:40:42 Wenn man für einen einzelnen Zonenverknüpfungspunkt eine Translations-/Rotationsmatrix erstellt, kann man im selben kartesischen Raum bleiben. Gibt es mehrere Verknüpfungspunkte, muss für jeden Verknüpfungspunkt eine Transformation gemacht werden, aufgrund der Nicht-Linearität der ganzen Angelegenheit.
Rückfrage: Wir reden ja hier nur von einer Modulgrenze; also einer Linie, die noch dazu nur auf kurzen Abständen 1:1 in die andere Zone übertragen werden muss. Da müsste doch Verschiebung und Winkel reichen? Im Gegenteil; Wenn wir volle Matrizen verwenden, ploppt zum Zeitpunkt des Zonenwechsels diese Verzerrung für den Nutzer wahrnehmbar auf. Wenn wir nur eine Verschiebung verwenden, dann wird das durch die Mit-Verschiebung des Zuges ausgeglichen, so dass für den Nutzer kein merklicher Übergangseffekt entsteht.
Ich glaube, Roland will auf das hinaus, was ich auch meine: Insbesondere wenn (oder gerade weil?) man eine vereinfachte Transformation ohne Verzerrungen, sondern nur mit Schieben und Rotieren benutzt, hängt die exakte Transformation vom gewählten Übergangspunkt ab, und wenn man jetzt ein Streckennetz mit mehreren Übergangspunkten hat, hat man dadurch Konflikte. (Alwin hat ja weiter oben schon praktisch ausgerechnet, dass sich der erforderlich Drehwinkel zwischen beispielsweise Schönhausen/Hämerten und dem weiter nördlich liegenden Glöwen/Bad Wilsnack unterscheidet.)

Der bisherige Normalfall ist es ja, dass innerhalb einer Zone gar nichts transformiert werden muss (die interne Umrechnung zwischen UTM-Koordinaten und 3D-Welt-Koordinaten mit einfacher Genauigkeit mal außen vor) und die Module einfach stur entsprechend ihren Koordinaten aneinandergereiht werden. Auch Ringverkehre A – B – C – D – A sind so kein Thema. Wenn Modul A zu Modul B passt, B zu C, und C zu D, sind entsprechend auch D zu A geographisch konsistent und ich habe keine Schwierigkeiten, da die Module ja immer durch den UTM-Koordinaten-Bezug geographisch richtig zueinander verankert wurden. (Ohne diesen geographischen Bezug zur echten Welt könnte man hingegen bei einem Ringschluss durchaus vor dem Problem stehen, dass durch Ungenauigkeiten beim Bau auf einmal ein störender Versatz beim Versuch des Ringschlusses auftritt.)

Jetzt nehmen wir als Beispiel mal Halle: Für eine reale Zusi-Umsetzung wäre es vielleicht empfehlenswert, die Zonengrenze etwas nach Westen zu verschieben, um sich das Leben zu vereinfachen (Halle und Leipzig in der gleichen UTM-Zone), aber nehmen wir mal an, man hätte mit der realen Zonengrenze gebaut, die irgendwo knapp östlich des Haller Hauptbahnhofs verläuft, und wir wollen jetzt von Leipzig aus eine Ringfahrt über Halle machen (Leipzig – Gröbers – Halle – Delitzsch – Leipzig).

Von Gröbers nach Halle kommend passiert man irgendwo im Bereich Halle Leuchtturm die Zonengrenze, sodass die beiden Module östlich und westlich der Grenze mit einer Transformation X aneinandergeklebt werden müssen, damit sie optisch zusammenpassen. Wenn man dann von Halle aus Richtung Delitzsch weiterfährt, passiert man am Nordende des Hbf erneut die Zonengrenze. Weil man das aber einige Kilometer weiter nördlich tut, braucht man jetzt einen leicht abweichenden Satz an Transformationsparametern Y [1], damit die Gleise an der Stelle perfekt zusammenpassen.

Wenn jetzt aber die Strecke Leipzig – Gröbers – Halle mit den Transformationsparametern X an Halle selbst angeschlossen wurde, die Strecke Halle – Delitzsch hingegen mit den Parametern Y, heißt das wiederum, dass ich nun auf einmal zwischen den Strecken Leipzig – Gröbers und Leipzig – Delitzsch nicht ganz zusammenpassende Geometrieverhältnisse habe.

Wenn man also innerhalb einer UTM-Zone konsistent bleiben will, muss man die benutzte Transformation zwischen den Zonen dynamisch anpassen. Wenn man sich also Halle Leuchtturm nähert, muss Zusi Transformation X verwenden. Im Nordkopf Halle Hbf gäbe es mit dieser Transformation zwar ein paar optische Mängel, aber das fällt in dem Moment ja niemandem auf.

Wenn die Kamera mehr als ein paar hundert Meter vom Übergang weg ist und sich dem nördlichen Ende von Halle Hbf nähert, könnte man dann ggf. per Interpolation Richtung Parameter Y gehen (falls es praktisch relevant wäre, um am Horizont jenseits der Zonengrenze irgendwie springende Landschaften durch einen plötzlichen Wechsel der Transformation zu vermeiden – vielleicht ist der Effekt aber auch klein genug, das es auf größere Entfernung gar nicht auffällt, dann kann man die Interpolation auch sein lassen), um dann im Bereich des Nordkopfes die Transformationsparameter Y zu verwenden. Dadurch produziert man dann umgekehrt in Halle Leuchtturm möglicherweise optische Mängel, was aber ebenso egal ist, wenn wir mit der Kamera gerade im Nordkopf von Halle Hbf unterwegs sind.


[1] Gut, ich weiß jetzt nicht ob die paar Kilometer tatsächlich schon ausreichend viel ausmachen (wobei ja gerade im Gleis schon Abweichungen im cm-Bereich störend wirken könnten) oder man einen etwas größeren Abstand braucht, damit man was merkt, aber das ganze soll nur als prinzipielles Beispiel dienen – im Zweifelsfall kann man sich auch irgendeinen größeren Ringverkehr ausdenken.

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F. Schn.
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Re: Konzept UTM-Zonen-Sprünge

#52 Beitrag von F. Schn. »

Jan hat geschrieben: 05.12.2022 20:35:26 [1] Gut, ich weiß jetzt nicht ob die paar Kilometer tatsächlich schon ausreichend viel ausmachen
Genau das möchte ich aber hier einpreisen. Auf kurzen Distanzen ist die Abweichung vernachlässigbar und durch Techniken ausgleichbar, die man ohnehin Aufgrund ungenauer Luftbilder braucht. Auf langen Distanzen spielt der Effekt keine Rolle, weil man ohnehin nie über längere Distanzen die UTM-Grenze in Sichtweite der Kamera hat, und so das nächste Modul problemlos wieder einen anderen, individuellen Vektor+Winkel haben kann, weil man den Versprung zwischen diesen zwei Vektoren+Winkeln eben nie beobachten kann.

Auch muss man die Modulschnittstelle eh immer auf das andere Modul anpassen. Ob der Bauernhof am Rande des Sichtfeldes 20 cm näher an der Autobahn steht als in echt, weil zwischen Bauernhof und Autobahn eine UTM-Grenze verläuft, kann man im Landschaftsbau kompensieren.
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Wolfgang Hüttner
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Re: Konzept UTM-Zonen-Sprünge

#53 Beitrag von Wolfgang Hüttner »

Ohne mich jetzt näher mit dem Thema befasst zu haben, bislang geht man ja immer vom Zonensprung an der Modulgrenze aus.
Dass die Zonengrenze aber wirklich exakt entlang der Modulgrenze verläuft, dürfte eher der Sonderfall sein.
Darum möchte ich hier nochmal einen anderen Ansatz ins Spiel bringen, nämlich den Zonensprung innerhalb eines Moduls zu verstecken.
Die Modulübergänge könnten dann an diesen Übergangsmodulen im Osten und Westen der jeweiligen Zone entsprechen und man hätte keine Probleme beim Modulübergang zu Nachbarmodulen.
Dieses Übergangsmodul müsste dann halt irgendwie mit den beiden UTM-Refenzpunkten klarkommen.

Gruß
Wolfgang

Michael_Oppenauer
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Re: Konzept UTM-Zonen-Sprünge

#54 Beitrag von Michael_Oppenauer »

Hi,

kann man das ganze vielleicht auch darauf reduzieren, dass bei einem Zonenwechsel immer nur zwei Module betrachtet werden müssen?
Sobald in der neuen Zone auf die nächste Zone gewechselt wird, werden die Transformationen aus den internen Berechnung wieder rausbekommen und nicht über mehrere Module weiter mit geschleift.
Dann ist eine Rückkehr über die Zonengrenze kein Problem, da hier wieder neue Faktoren gelten.
Gibt es zwischen zwei Modulen an der Grenze mehrere Streckeübergänge so muss man die halt alle anpassen, so dass sie mit der zwischen diesen zwei Modulen gewählten Transformation gut aussehen.

Gruß Michael
In der Hoffnung durch vorhandene Rechtschreibfehler nicht die Diskussion vom eigentlichen Thema abzulenken.

Jan
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Re: Konzept UTM-Zonen-Sprünge

#55 Beitrag von Jan »

F. Schn. hat geschrieben: 05.12.2022 20:45:56
Jan hat geschrieben: 05.12.2022 20:35:26 [1] Gut, ich weiß jetzt nicht ob die paar Kilometer tatsächlich schon ausreichend viel ausmachen
Genau das möchte ich aber hier einpreisen. Auf kurzen Distanzen ist die Abweichung vernachlässigbar und durch Techniken ausgleichbar, die man ohnehin Aufgrund ungenauer Luftbilder braucht. Auf langen Distanzen spielt der Effekt keine Rolle, weil man ohnehin nie über längere Distanzen die UTM-Grenze in Sichtweite der Kamera hat, und so das nächste Modul problemlos wieder einen anderen, individuellen Vektor+Winkel haben kann, weil man den Versprung zwischen diesen zwei Vektoren+Winkeln eben nie beobachten kann.
Ja, aber im Fall mit mehreren, etwas auseinander liegenden Modulübergängen trägt man durch die individuellen Transformationen das Problem ja nur in die benachbarte UTM-Zone hinein und hat dann aber dort dann wiederum das Problem, wie die Übergänge zusammenpassen sollen.

Entweder man legt sich darauf fest, das man mindestens mal für ganz Deutschland (oder gleich ganz Kontinentaleuropa außer Italien – Italien kann man als effektive Stichstrecke vernachlässigen, und Skandinavien und das Baltikum ist groß genug, dass wohl niemand ein Streckennetz einmal komplett um die Ostsee herum anlegen und dann vor allem auch als Gesamtnetz fahren möchte) eine einzige einheitliche Transformation verwendet und die daraus resultierenden Ungenauigkeiten bewusst in Kauf nimmt und irgendwo innerhalb des Übergangsmoduls verdrücken muss, damit anschließend die ganze restliche Zone wieder in sich konsistent ist, oder man nähert an jedem Übergangspunkt die lokal exakte Transformation mit Schieben plus Drehen bestmöglich an (und kann im Prinzip innerhalb des Moduls streng nach UTM-Koordinaten bauen, ohne irgendwas verdrücken zu müssen) und wechselt die im Simulator verwendete Transformation dann eben je nach Kamerastandort.

Da wäre dann eben die Frage: Wenn man für Kontinentaleuropa eine einheitliche Transformation festlegt, sind dann an den möglichen Extrempunkten die dadurch verursachten Abweichungen noch in einem Rahmen, den man beim Streckenbau problemlos verdrücken kann (wobei das auch von den individuellen Streckengegebenheiten abhängt – wenn im Bereich der Zonengrenze eine längere Gerade liegt, wird es schon etwas lästiger, irgendwelche seitlichen Abweichungen bloß lokal zu verdrücken)? Oder sollte man lieber auf den dynamischen Ansatz mit variabler Transformation gehen? (Wäre auch zukunftssicherer für größere Kontinente, falls da mal Zusi-Pläne bestehen sollten :P)

Wenn man das nicht macht, hat man sonst eben das Problem wenn zwischen A (in der einen Zone) und B (in der anderen Zone) mehrere Strecken sowohl über C als auch D liegen. Wenn man dann den Übergang A–C auf die eine Weise hinschiebt und -dreht, und A–D auf eine leicht andere Weise, hat man im Anschluss nämlich ein Problem C–B, D–B und D–C wieder unter einen Hut zu bekommen. Und wenn Modul B sich dann auch noch als Endpunkt für eine andere Modulkette E–F–B und E–G–B anbietet mit erneuter Querung der Zonengrenze, fliegt wenn man nicht aufpasst alles völlig auseinander. Daher halt die Idee, die Module einer gemeinsamen UTM-Zone eben immer nur gesamthaft zu verschieben, und zwar eben mit der Transformation, die am besten zum momentanen Kamerastandort passt.

AndiS
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Re: Konzept UTM-Zonen-Sprünge

#56 Beitrag von AndiS »

Roland Ziegler hat geschrieben: 05.12.2022 13:37:12
Alwin Meschede hat geschrieben: 05.12.2022 12:19:49 Lösungen, die dazu führen dass in der Entwicklerversion eines Moduls ein Quadrat von 1 x 1 Meter nicht mehr die Abmessung 1,00 x 1,00 Meter hat, sind auch nicht praktikabel.
Das ist durchaus ein Punkt. Weist das Gelände an irgendeiner Stelle ein beabsichtigtes Loch von 1 x 1 m auf, weil dort ein Mastfuß odgl. von 1 x 1 m genau hineinpasst, mit einer der vier Ecken als Anker, dann wird nach der Zonentransformation dieses Loch etwas größer als 1 x 1 m sein, und damit entstehen Spalten.
Carsten Hölscher hat geschrieben: 05.12.2022 14:06:18 Aber dann wäre es doch die beste Lösung, dass man die Differenz im ersten Gleisbogen vor oder nach der UTM-Grenze "verschwinden lässt" und gar nicht groß mit komplizierten Lösungen anfängt, oder?
Michael_Poschmann hat geschrieben: 05.12.2022 18:53:51 Ich stelle nur kurz meine Bauerfahrungen aus "Jugendsünden" in den Raum, als für den Bereich Altenbeken-Kassel nur für die Bahnhofsbereiche georeferenzierbare Gleispläne vorlagen und die freie Strecke überwiegend auf der Basis ortsreferenzierter Luftbilder entstanden ist. Wie ich seinerzeit in meinem Braunschweig-Vortrag anmerkte, wiesen die damals verwendeten Luftbilder einen seitlichen Versatz von bis zu 2 m gegenüber der Realität auf. In einer gewissen Naivität hatte ich versucht, mit Radien um die 25.000 m diese Abweichungen auszugleichen. Im Editor merkt man das nicht so recht, allerdings fällt im (während der Bauphase noch nicht verfügbaren) Fahrbetrieb diese Schummelei dann doch unangenehm auf, zumindest mir. Anderthalb Jahrzehnte später sind Werkzeuge, Grunddaten und Bauverfahren nun mal deutlich fortgeschritten.

Quintessenz: Bitte beim "Schummeln" unbedingt auf günstige Platzierung achten - und vielleicht etwas cleverer anstellen als ich seinerzeit.
Daraus folgt: Man braucht an der Zonengrenze Module, die am Ostende bei X/Y in 33U anknüpfen und am Westende bei X/Y in 32U und zwar schmerzlos.

Die eleganteste Lösung wäre, wenn Zusi eine 4x4 Matrix pro Übergangspunkt erlaubt. Normalerweise hat man für beide Enden (oder alle drei, vier) dieselbe Translationsmatrix. An Übergangmodulen hätte man an einem Ende eine, die die Verkrümmung/Stauchung/whatever darstellt, die dieser Endpunkt durchmacht, damit er von einer Zone in die andere kommt.

Man baut also z.B. in 32U und stellt fest, was die Koordinaten und die Richtung der Streckenachse am Ostende in 33U wäre. Das gießt man in eine Matrix. Zusi wendet beim Laden sowieso eine Matrix auf alle Punkte an, normal halt eine 3x3 Matrix, vermute ich. Bei solchen Übergangmodulen würde Zusi entlang der Strecke von der einen zur andere Matrix interpolieren. Linear wird vermutlich reichen. Dann ist man am Oste an einer Stelle mit einer Ausrichtung, an die man ein astreines 33U-Modul anschließen kann.

Aus dem oben gesagten ist eh klar, daß man Zonengrenzen nicht dort setzt, wo sie offiziell verlaufen. Man braucht ein Erdabbildungskomitee, das dann in der Zusi-Streckenkarte die Welt nach Zusi einzeichnet mit Zonengrenzen, die in landschaftlich einfachen Bereichen ohne Streckenverzweigungen liegen.

Das hilft dann auch der Performance, weil ja Zusi etwas mehr gefordert ist wegen der zu interpolierenden Matrix bzw. falls die 3x3 Matrix viel billiger ist als die 4x4 Matrix.

Man könnte auch eine ideale Modullänge beschließen für so ein Modul. Kann ja sein, daß man mit unter einem Kilometer auskommt. In einem Einschnitt in einer Kurve kann man vielleicht die ganze Schummelei auf 100 m abfeiern und es gibt keinen Einbruch bei der Framerate, weil man eh nichts sieht.

Übrigens haben im DTG Train Simulator alle Objekte eine 4x4 Matrix, d.h. man könnte alles stauchen etc. on the fly. Daher nehme ich an, daß es heutige Hardware nicht erschüttert, wenn man das im Zuges des Ladens von ihr verlangt.

Gegen die Spalten rund um 3D-Objekte, die nicht mittransformiert werden, hilft einerseits, kein Loch unter dem Objekt zu machen. Das wurde eh schon besprochen, daß das vor 20 Jahren der Performance geholfen hat und heute eigentlich nicht mehr. Und andererseits hilft es eben, diese Übergangmodule so zu wählen, daß es dort nicht viel zu sehen gibt. Dazu braucht man nur Konsens, ob die Grenze dutzende Kilometer nach Ost oder West geschoben wird, ist nicht relevant.

AndiS
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Re: Konzept UTM-Zonen-Sprünge

#57 Beitrag von AndiS »

Für den Fall, daß das gestern zu wirr war (war ja schon spät).

Man nehme das östlichste Modul der westlichen Zone. Am westlichen Endpunkt gerechnet man Position des Streckenendes und die Richtung des Vektors der Streckenmitte dort. Dann nimmt man genau denselben Punkt, aber diesmal für die östliche Zone. (Ich würde einen bekannten Punkt von lon/lat auf UTM umrechnen lassen, aber man kann, wenn man kann, auch den bisherigen Punkt auf lon/lat umrechnen und von dort wieder auf UTM der Nachbarzone).

Aus diesen beiden "Positionen mit Richtung" erhält man je eine 4x4 Matrix. Der Unterschied zwischen beiden ist das, was Zusi zur Laufzeit verschummeln muß. Anders ausgedrückt: Bei einem normalen Modul würde Zusi zu allen Koordinaten nur die Position ändern und die Richtung unverändert lassen. In einem derartigen Übergangsmodul würde Zusi im Westen 100% vom Vektor der westlichen Zone und nichts vom anderen nehmen. In der Mitte würde Zusi 50% Ost und 50% West nehmen. Dann hat Zusi am östlichen Ende genau die Position, die das Ostende der Strecke hätte, wenn man es gleich in der Ostzone definiert hätte.

(Im Normalfall zeigt der Vektor auch nach Norden oder sonst halt nach 0°. Im obigen Beispiel würde man natürlich diese "Streckenrichtung" durch "Nordrichtung" ersetzen. Wesentlich ist die kleine Drehung an der Zonengrenze.)

Alwin Meschede
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Re: Konzept UTM-Zonen-Sprünge

#58 Beitrag von Alwin Meschede »

Um ein Gefühl für den Wertebereich des Drehwinkels zu bekommen habe ich mir noch den südlich in Deutschland liegenden Zonenübergang an der Strecke 5600 bei Walpertskirchen angesehen: 4,484 Grad.
Jan hat geschrieben: 05.12.2022 20:35:26 (Alwin hat ja weiter oben schon praktisch ausgerechnet, dass sich der erforderlich Drehwinkel zwischen beispielsweise Schönhausen/Hämerten und dem weiter nördlich liegenden Glöwen/Bad Wilsnack unterscheidet.)
Naja, "gerechnet" ist vielleicht etwas zuviel der Lorbeeren. Ich mache das grafisch. Indem ich im Gleisplaneditor eine möglichst lange Gerade zwischen zwei bekannten Punkten ziehe. Dann lasse ich mir von TransDEM die Hintergrundbilder in die andere Zone umrechnen, ziehe die selbe Gerade nochmal und gucke auf die Winkeldifferenz.
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Re: Konzept UTM-Zonen-Sprünge

#59 Beitrag von Flo Zille »

Ich habe tatsächlich mal ein Projekt gehabt, das dieses Problem durch tatsächliche Darstellung der Krümmung der Erdoberfläche umgangen hat. In dem Fall wurden die geographischen Koordinaten (Längengrad, Breitengrad, Höhe über Meeresspiegel) beim Ladevorgang in das (edit: kartesische) Koordinatensystem transformiert, bei dem der Erdmittelpunkt bei (x=0, y=0, z=0) liegt und dann z.B. (1,0,0) von dort aus gesehen einen Meter entlang der x-Achse entfernt liegt. Wobei die Erde hier etwas verfälscht als einfache Kugel angesehen wurde, was die Rechnung erleichtert. (Wie in Zusi mit dem UTM-Punkt musste wegen der unzureichenden Gleitkommapräzision bei 32 bit floats dann von diesem Koordinatensystem ausgehend ein lokales Koordinatensystem rund um die Kameraposition berechnet werden, dessen Ursprung sich regelmäßig wieder in die Nähe der Kamera versetzt hat, damit keine kleinen "Objektruckler" etc. bei Bewegungen stattfinden.)

Das bringt allerdings dann wieder neue Probleme mit sich. In Zusi müsste man z.B. sicherstellen, dass die Gleise, Terrainkacheln und andere "größere und nur 1x vorkommende" 3D-Objekte in diesem globalen Koordinatensystem genau "aufeinander passen", damit es keine Lücken gibt. Also die Meshes selbst müssten bei diesen Objekten entweder beim Ladevorgang oder im Vorlauf im Editor oder so automatisiert angepasst/generiert werden, quasi um die Gleise und das Terrain um die Erdoberfläche zu krümmen. Andere Meshes, die mehrfach vorkommen und per Hand in Blender oder so erstellt werden, wie etwa Häuser, Autos oder Bäume, sollten aber wohl besser nicht gekrümmt werden. Denn je nach Einbauort / -drehung müsste die Krümmung ja unterschiedlich ausfallen. Diese Objekte passen dann nicht so richtig auf die krumme Erdoberfläche, wobei das vielleicht vernachlässigbar wäre, da die Objekte vergleichsweise klein sind. Es muss nur sichergestellt sein, dass sie Kontakt zum "gekrümmten" Boden haben und natürlich muss die Transformation zur Platzierung in der Welt anders aussehen als heute, weil das DirectX-Koordinatensystem ein ganz anderes wäre.

Also diese Lösung wäre glaube ich etwas komplex und fehleranfällig, aber ich wollte es mal erwähnt haben.
Zuletzt geändert von Flo Zille am 06.12.2022 14:34:09, insgesamt 1-mal geändert.

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Roland Ziegler
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Re: Konzept UTM-Zonen-Sprünge

#60 Beitrag von Roland Ziegler »

Alwin Meschede hat geschrieben: 06.12.2022 12:24:27 Um ein Gefühl für den Wertebereich des Drehwinkels zu bekommen habe ich mir noch den südlich in Deutschland liegenden Zonenübergang an der Strecke 5600 bei Walpertskirchen angesehen: 4,484 Grad.
So um die 5°, das passt schon.

Nochmal zusammenfassend:
  • Die UTM-Transformation eines Komplett-Moduls in die Nachbarzone automatisch zur Laufzeit wird als wenig praktikabel eingeschätzt, auf Grund der Nicht-Linearität des Manövers. Und Umstieg auf geografisch oder gar geozentrisch ist auch keine Option, da noch viel aufwändiger.
  • Die lineare Transformation allein mit Translation und Rotation jedoch erscheint mir denkbar. Das läuft dann auf eine 4x4 Matrix heraus, die allerdings in double precsion gerechnet werden müsste, es sei denn, man führt passende Offsets ein. Die Transformationsmatrix wäre jedoch für jeden Zonenverknüpfungspunkt leicht unterschiedlich.
  • Ein Modul in der Nachbarzone muss am definierten Verknüpfungspunkt exakt dieselben geografischen Koordinaten haben (Länge und Breite), wie das Modul in der Hauptzone, sinnvollerweise an der Modulgrenze in Trassenmitte anzusiedeln.
  • Die von TransDEM seit Jahren verwendeten Snyder-Formeln liefern, wie im EPSG-Guide nachzulesen, bis 4° vom Mittelmeridian eine Genauigkeit von wenigen Millimetern, also von Zone 32 ausgehend, Mittelmeridian 9°E, bis 13°E. Der Zonenübergang ist nominal bei 12°, aber auf ein paar Kilometer kommt es hier nicht an.
  • Die Modulgrenze zur nächsten Zone sollte als Gerade ausgebildet sein, und idealerweise einen Nord/Süd-Verlauf ausweisen (geografisch Nord!). Und geländemäßig natürlich an dieser Gerade passgenau sein. Ausnutzung der Winkeltreue. Im kleinräumigen Bereich sind wir zudem glücklicherweise auch ausreichend längentreu.
  • Dann sollte es - zumindest in der Theorie - möglich sein, ohne Spalten, Versatz oder zusätzliche Drehung ins nächste Modul zu gelangen.
  • Gibt es jetzt mehrere Zonenverknüpfungspunkte im Netz, müssen auch mehrere lineare Transformationsmatrizen erstellt werden. Aber weitere Grenzanpassungen zwischen diesen sind nicht notwendig, vorausgesetzt, die Verknüpfung liegt weit genug von der UTM-Zonengrenze, d.h. außer Sicht. Dann müsste es möglich sein, bei praktisch jedem beliebigen Punkt zwischen zwei Frames von einer Transformation auf die andere umzuschalten.
  • Man müsste berechnen:
    1. Aus Modul Zone 32: Übergangspunkt aus UTM 32 in geografisch (Länge/Breite) transformieren
    2. Für Modul Zone 33: geografischen Übergangspunkt in UTM 33 transformieren. (Und hier muss man auch präzise bauen und seine Trasse exakt dahin platzieren! Richtungswinkel der Trasse ist ebenfalls einzuhalten!)
    3. Für die Grenzgerade den geografischen Verknüpfungspunkt um plus/minus z.B. 1 Minute in Nord- und Südrichtung ergänzen. Transformation dieser neuen geografischen Punkte in UTM 32 und 33. Wieder sollte Winkeltreue gelten, d.h die drei Punkte sollten in beiden UTM-Zonen immer noch auf einer Geraden liegen.
    4. Translation: aus den UTM-Koordinaten Verknüpfungspunkt 32 und 33
    5. Rotation: Aus der Winkeldifferenz der Grenzgeraden in UTM 32 und 33

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