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Einige dieser Tipps und Tricks hat uns Georg Bube in einem Online-Seminar präsentiert, auf dem auch dieser Beitrag basiert.

Definition XC-Aufgabe

Eine XC-Aufgabe wird grundsätzlich durch fünf Punkte definiert, den Abflug- und Endpunkt und drei Wendepunkte (im Folgenden Points genannt). Startpoint (SP) ist der Start, Endpoint (EP) ist die Landung und die Turnpoints 1 bis 3 sind die jeweiligen Wendepunkte im Flug. Die Theorie, nach welchem Algorithmus die Points festgelegt werden, ist weiter unten erklärt.

Ein Dreiecksflug wird wie folgt definiert:

• Drei Wendepunkte definieren die Dreiecksstrecke (Turnpoints 1 bis 3).
• Der Abstand zwischen Startpoint und Endpoint ist kleiner als 20 % der gesamten Dreieckstrecke.
• Die Wertungsstrecke ist gleich der Dreiecksstrecke minus dem Abstand zwischen Startpoint und Endpoint.
• FAI-Dreieck: Die kürzeste Seite des Dreiecks muss mindestens 28 % der Gesamtlänge des Dreiecks betragen.

Die Definition des Dreieckflugs ist für den Wettbewerb im DHV-XC und XContest identisch. Zu beachten ist, dass bei der Festlegung der Aufgabe die Punktzahl maximiert wird und nicht die Streckenlänge. Dadurch kann es, verursacht durch die unterschiedliche Punktewertung, sein, dass ein Flug auf dem XContest als flaches Dreieck, aber auf DHV-XC als freie Strecke gewertet wird.

FAI-Sektoren

In der Abbildung werden die eingefärbten Sektoren angezeigt, innerhalb deren die jeweiligen Turnpoints 1 bis 3 liegen können, damit der Flug als FAI-Dreieck gewertet wird. Die Form der Sektoren ergibt sich aus der Forderung, dass ein Schenkel mindestens 28 % der Gesamtlänge sein muss. Bei konstantem Abstand zwischen Turnpoint 1 und 3, kann sich Turnpoint 2 in einem beliebigen Punkt innerhalb des blauen Sektors befinden.

Der gelbe Kreis zeigt den maximalen Abstand zwischen dem Startpoint und dem Endpoint an, damit das Dreieck als FAI-Dreieck gewertet wird. Der gelbe Kreis liegt konzentrisch um den Startpoint und hat als Radius 20 % der Gesamtstrecke. Um den Flug als Dreieck anerkannt zu bekommen, muss vom Turnpoint 3 kommend, die Landung innerhalb des gelben Kreises erfolgen.

XContest

Die Punktewertung auf XContest erfolgt gemäß den Regeln (siehe auch XContest Rules Punkt 4.2):

• Freier Flug: freie Distanz, welche nicht einem Dreieck entspricht: 1 km entspricht 1,00 Punkt.
• Freies Dreieck: Dreieck, welches nicht einer FAI-Dreieck-Definition entspricht: 1 km entsprechen 1,20 Punkten.
• FAI-Dreieck: Dreieck gemäß FAI-Definition: 1 km entsprechen 1,40 Punkten.
• Geschlossenes freies Dreieck: Dreieck, das nicht der FAI-Dreieck-Definition entspricht, mit einem Abstand zwischen Startpoint und Endpoint kleiner 5 %: 1 km entsprechen 1,40 Punkten.
• Geschlossenes FAI-Dreieck: Dreieck, das der FAI-Definition entspricht, mit einem Abstand zwischen Startpoint und Endpoint kleiner 5 %: 1 km entsprechen 1,60 Punkten.

Beispielrechnung für das von mir geflogene Mölltaldreieck:

Streckenlänge = Abstand TP 1-TP 2 + Abstand TP 2-TP 3 + Abstand TP 1-TP 3 – Abstand SP-EP
= 25,24 km + 26,11 km + 37,46 km – 3,42 km = 85,38 km.

Der kürzeste Schenkel ist 25,24 km, entspricht 25,24 / 85,38 * 100 % = 29,56 %
Somit ist das Kriterium 28 % für den kürzesten Schenkel eines FAI-Dreiecks erfüllt.

Abstand SP-EP zur Gesamtstrecke = 3,42/85,38 * 100 % = 4 %
Da der Abstand kleiner 5 % ist, wird der Faktor 1,6 genommen: 85,38 km * 1,6 = 136,61 Punkte.

Um die Abstände zwischen den Points mithilfe der Koordinaten zu ermitteln, habe ich das Tool Omnicalculator genutzt. Die Koordinaten aller Points können auf der XContest-Seite unter dem Reiter Route entnommen werden.

DHV-XC

Flüge werden für die Wertungen zur Deutschen Streckenflugmeisterschaft wie folgt gerechnet (siehe auch DHV-XC FAQ Kapitel Wertung von Flügen, Berechnung):

• Die Strecke vom Startpoint um die bis zu drei Turnpoints zum Endpoint wird in jedem Fall mit mindestens 1,5 Punkten pro Kilometer berechnet.
• Bei FAI-Dreiecksflügen (der kürzeste Schenkel beträgt mindestens 28 % der Gesamtstrecke) wird die Wertungsstrecke mit 2 Punkten pro Kilometer bewertet.
• Für alle anderen Dreiecke gibt es 1,75 Punkte pro Kilometer.

Es wird jeweils die Bewertungsregel angewandt, welche die höchste Punktezahl ergibt. Die zu wertende Punktezahl für den Flug ergibt sich aus der Rundung des Ergebnisses auf Hundertstel Punkte. Für die Wertung von Flügen gibt es keine Mindestdistanz.

Leider kann die Berechnung der Streckenlänge und Punkte nicht so einfach nachvollzogen werden, da die Koordinaten der Points im DHV-XC nicht angezeigt werden. Ich habe es nicht überprüft, aber je nach Programmierung zur Ermittlung der Points kann es zu unterschiedlichen Ergebnissen bezüglich der Koordinaten im Vergleich zu XContest kommen. Wenn man es genau wissen will, können diese Points daher vermutlich nicht genutzt werden.

Die Theorie zur Berechnung der XC-Punkte

Die XC-Punkte werden durch die WGS84-Koordinaten des Startpoints, des Endpoints und der Turnpoints bestimmt. Die Theorie hinter der Ermittlung der Points aus einer gegebenen IGC-Datei ist ziemlich komplex, da auch die Flugroute beliebig komplex sein kann. Ein Gleitschirmflug besteht nicht nur einfach aus dem Geradeausfliegen von einem Point zum nächsten, sondern wird bestimmt durch die Thermiksuche, geografische Gegebenheiten und Lufträume.

Ondrej Palkovsky hat in seinem Dokument »Paragliding Competition Tracklog Optimization« die mathematische Theorie ausführlich beschrieben. Ich habe es mir von ChatGPT in einer etwas verständlicheren Form zusammenfassen lassen:

»Der Text beschreibt einen effizienten Algorithmus zur Auswertung von GPS-Tracklogs im Gleitschirm-Wettbewerb. Ziel ist es, aus sehr vielen aufgezeichneten Flugpunkten (oft 20000 bis 30000) automatisch die bestmögliche Wertung zu finden, zum Beispiel den längsten Streckenflug, ein flaches Dreieck oder ein FAI-Dreieck. Einfache Brute-Force-Methoden wären dafür viel zu langsam.

Für Strecken mit mehreren Wendepunkten (z. B. „freier Flug“ mit mehreren Schenkeln) wird ein dynamisches Programmierverfahren verwendet, das deutlich schneller ist, als alle möglichen Punktkombinationen durchzuprobieren. Für Dreiecke kommt ein sogenanntes Branch-and-Bound-Verfahren zum Einsatz: Der Suchraum wird schrittweise in Teilbereiche zerlegt, und offensichtlich schlechte Kandidaten werden früh verworfen, ohne sie vollständig zu berechnen.

Ein zentraler Trick ist die Verwendung von umschließenden Rechtecken (Bounding Rectangles) für Gruppen von Tracklog-Punkten. Mit diesen Rechtecken lassen sich obere und untere Schranken für Distanzen sehr schnell abschätzen, ohne jede einzelne Punkt-zu-Punkt-Entfernung exakt zu berechnen. Obwohl auf der Kugeloberfläche der Erde gerechnet wird, zeigt der Autor, dass die dabei entstehenden Näherungen für reale Gleitschirmflüge praktisch keine relevanten Fehler verursachen.

Zusätzliche Optimierungen reduzieren die Rechenzeit weiter, etwa durch das Entfernen unnötiger Eckpunkte oder das frühzeitige Erkennen von nahezu geraden Flugabschnitten.

Das Ergebnis: Auch sehr große Tracklogs können in Sekunden bis wenigen Minuten ausgewertet werden, bei moderatem Speicherbedarf. Der Ansatz eignet sich damit gut für reale Wettbewerbssoftware und zeigt, dass präzise und schnelle Auswertung auch bei komplexen Wertungsregeln möglich ist.«

Das Originaldokument von Ondrej Palkovsky kann hier heruntergeladen werden:

Alternative Berechnung der XC-Punkte

Unabhängig von den Portalen wie XContest oder DHV-XC hat Momtchil Momtchev eine eigene Programmierung zur Berechnung der XC-Punkte umgesetzt. Aktuell hat er die Regeln nach FFVL, XContest, XCLeague und FAI implementiert. Die DHV-XC-Regeln fehlen leider. Um die XC-Punkte nach verschiedenen Regeln sich berechnen zu lassen, sind dort ausführbare Dateien für Linux, Windows und Apple zum Download verfügbar, oder wenn man einen Webserver hat, kann das Programm auch dort installiert werden. Hintergrundinformationen und die Dateien sind hier verfügbar. Die ausführbare Datei igc-xc-score.exe bietet folgende Optionen:

C:\>igc-xc-score
igc-xc-score 1.8.0
Momtchil Momtchev (velivole.fr/meteo.guru) & contributors, © 2020-2024, LGPL 3.0
Usage:
igc-xc-score [in=]<flight.igc> [out=flight.json] [maxtime=<n>] [scoring=FFVL|XContest|FAI|XCLeague] [quiet=true] [pipe=true] [progress=<n>] ...
flight.igc                           is the flight track log
out=flight.json                      save the optimal solution in GeoJSON format
maxtime=n                            limit the execution time to n seconds
scoring=FFVL|XContest|FAI|XCLeague   select the scoring rules
quiet=true                           suppress all output
pipe=true                            read flight data from stdin and write optimal solutions to stdout, works best with quiet
progress=<n>                         output an intermediate solution every n milliseconds, works best with pipe
hp=true                              enable High Precision mode (twice slower, precision goes from 10m-20m to 0.6m)
trim=true                            auto-trim the flight log to its launch and landing points

Ich habe die XC-Punkte von meinem Mölltal-Dreiecks-Flug mit diesem Tool ausrechnen lassen (Ausgabe in der Windows-Eingabeaufforderung):

C:\>igc-xc-score igc.igc scoring=XContest hp=true
{ in: 'igc.igc', scoring: 'XContest', hp: true }
best so far is Closed FAI Triangle 126.78 points 82.68km ( <147.30 )                                                    
best so far is Closed FAI Triangle 136.77 points 88.92km ( <137.28 )                                                    
best so far is Closed FAI Triangle 136.85 points 88.97km ( <137.07 )                                                    
best so far is Closed FAI Triangle 136.86 points 88.98km ( <136.91 )                                                    
best so far is Closed FAI Triangle 136.88 points 88.99km ( <136.90 )                                                    
best so far is Closed FAI Triangle 136.88 points 88.99km ( <136.90 )                                                    
Launch at fix 0, 09:40:09
Landing at fix n-0 13:35:52
   TP1 : TP2 :    25.29km (25.286km)
   TP2 : TP3 :    26.12km (26.115km)
   TP3 : TP1 :    37.58km (37.576km)
Best solution is optimal Closed FAI Triangle 136.88 points, 88.99km
Multiplier is 1.6 [ closing distance is 3.44km ] [ penalty is 3.44km ]

Ein Vergleich der Abstände zwischen den Points:

	igc-xc-score	XContest
TP 1 to TP 2	25,29 km	25,24 km
TP 2 to TP 3	26,12 km	26,11 km
TP 3 to TP 1	37,58 km	37,46 km

Die Unterschiede zwischen igc-xc-score und XContest ergeben sich wohl aus der unterschiedlichen Programmierung zur Ermittlung der Points.

XC-Punkte und Durchschnittsgeschwindigkeit maximieren

Für den Punktejäger steht eine folgende Möglichkeit zur Optimierung der XC-Punkte, sowie der Durchschnittsgeschwindigkeit zur Verfügung. Die Durchschnittsgeschwindigkeit wird mithilfe der gewerteten Strecke berechnet, d.h. vom Startpoint bis zum Endpoint. Im unten dargestellten Flug von Georg, hat es am Anfang nicht so getragen, wie erhofft. Das Resultat war ein längeres soaren südlich des Startbergs. Um zu verhindern, dass das soaren am Anfang in die Durchschnittsgeschwindigkeit eingerechnet wird, hat Georg zum Schluss des Flugs die Flugroute vom Anfang des Flugs nach dem soaren gequert (siehe weißer Ring in Bildmitte). Der Startpoint und der Endpoint, die in die Berechnung der XC-Punkte mit eingehen, sind somit ebenfalls neu festgelegt. Das hat den weiteren Vorteil, dass der Abstand zwischen Startpoint und Endpoint bei der Berechnung der XC-Punkte nicht abgezogen wird.

Hat dich der Beitrag im Verständnis in der Berechnung der XC-Punkte weitergebracht? Vielleicht wirst du zukünftig beim Punktejagen in den Wettbewerben aufgrund des Beitrags erfolgreicher. Wenn du aufgrund dessen spenden möchtest, würde ich die Hälfte der Spende Georg zukommen lassen, da sein Seminar wesentliche Grundlage für diesen Beitrag war. Bitte gebe im Kommentarfeld der Spende an, dass die Spende aufgrund dieses Artikels getätigt wurde. Wir sagen vielen Dank.