225 lines
8.9 KiB
Rust
225 lines
8.9 KiB
Rust
 
|
//! Posisjon fra BIM-modellen, og valg av klimasted ut fra den.
|
|||
|
|
//!
|
|||
|
|
//! En IFC-modell kan oppgi hvor bygningen står på to måter: som breddegrad og lengdegrad på
|
|||
|
|
//! `IfcSite`, eller som prosjiserte koordinater gjennom `IfcMapConversion` og
|
|||
|
|
//! `IfcProjectedCRS`. I Norge er det siste normalt EUREF89 UTM sone 32, 33 eller 35. Denne
|
|||
|
|
//! modulen gjør begge om til breddegrad og lengdegrad, slik at nærmeste klimasted kan velges
|
|||
|
|
//! automatisk.
|
|||
|
|
|
|||
|
|
use std::f64::consts::FRAC_PI_2;
|
|||
|
|
|
|||
|
|
/// Store halvakse for GRS80, som EUREF89 bygger på, m.
|
|||
|
|
const A: f64 = 6_378_137.0;
|
|||
|
|
/// Flattrykning for GRS80.
|
|||
|
|
const F: f64 = 1.0 / 298.257_222_101;
|
|||
|
|
/// Målestokkfaktor langs sentralmeridianen i UTM.
|
|||
|
|
const K0: f64 = 0.9996;
|
|||
|
|
|
|||
|
|
#[derive(Clone, Copy, Debug, PartialEq)]
|
|||
|
|
pub struct Posisjon {
|
|||
|
|
/// Breddegrad, grader nord.
|
|||
|
|
pub bredde: f64,
|
|||
|
|
/// Lengdegrad, grader øst.
|
|||
|
|
pub lengde: f64,
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
|
|||
|
|
impl Posisjon {
|
|||
|
|
/// Avstand langs jordoverflaten, km.
|
|||
|
|
pub fn avstand_km(&self, annen: &Posisjon) -> f64 {
|
|||
|
|
let (b1, b2) = (self.bredde.to_radians(), annen.bredde.to_radians());
|
|||
|
|
let db = b2 - b1;
|
|||
|
|
let dl = (annen.lengde - self.lengde).to_radians();
|
|||
|
|
let h = (db / 2.0).sin().powi(2) + b1.cos() * b2.cos() * (dl / 2.0).sin().powi(2);
|
|||
|
|
2.0 * 6371.0 * h.sqrt().asin()
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
|
|||
|
|
/// Sant for plasseringen Vectorworks setter når prosjektstedet ikke er angitt, og for
|
|||
|
|
/// nullpunktet. Begge betyder at modellen i praksis ikke oppgir noen posisjon.
|
|||
|
|
pub fn er_standardplassering(&self) -> bool {
|
|||
|
|
let washington =
|
|||
|
|
(self.bredde - 38.8895).abs() < 0.05 && (self.lengde + 77.0353).abs() < 0.05;
|
|||
|
|
let null = self.bredde.abs() < 1e-6 && self.lengde.abs() < 1e-6;
|
|||
|
|
washington || null
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
|
|||
|
|
/// Grovt: innenfor fastlands-Norge og Svalbard.
|
|||
|
|
pub fn i_norge(&self) -> bool {
|
|||
|
|
(57.5..=81.5).contains(&self.bredde) && (4.0..=32.0).contains(&self.lengde)
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
|
|||
|
|
/// Fra Web Mercator (EPSG:3857), som Vectorworks bruker når ingen annen projeksjon er valgt.
|
|||
|
|
pub fn fra_web_mercator(x: f64, y: f64) -> Posisjon {
|
|||
|
|
Posisjon {
|
|||
|
|
bredde: (2.0 * (y / A).exp().atan() - FRAC_PI_2).to_degrees(),
|
|||
|
|
lengde: (x / A).to_degrees(),
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
|
|||
|
|
/// Fra UTM på nordlige halvkule, med GRS80-ellipsoiden som EUREF89 bruker.
|
|||
|
|
///
|
|||
|
|
/// Inversformlene er de vanlige seriene etter Snyder, «Map Projections – A Working Manual»,
|
|||
|
|
/// som gir centimeternøyaktighet innenfor en sone.
|
|||
|
|
pub fn fra_utm(sone: u32, x: f64, y: f64) -> Posisjon {
|
|||
|
|
let e2 = F * (2.0 - F);
|
|||
|
|
let ep2 = e2 / (1.0 - e2);
|
|||
|
|
let e1 = (1.0 - (1.0 - e2).sqrt()) / (1.0 + (1.0 - e2).sqrt());
|
|||
|
|
|
|||
|
|
let m = y / K0;
|
|||
|
|
let mu = m / (A * (1.0 - e2 / 4.0 - 3.0 * e2 * e2 / 64.0 - 5.0 * e2.powi(3) / 256.0));
|
|||
|
|
let fi1 = mu
|
|||
|
|
+ (3.0 * e1 / 2.0 - 27.0 * e1.powi(3) / 32.0) * (2.0 * mu).sin()
|
|||
|
|
+ (21.0 * e1 * e1 / 16.0 - 55.0 * e1.powi(4) / 32.0) * (4.0 * mu).sin()
|
|||
|
|
+ (151.0 * e1.powi(3) / 96.0) * (6.0 * mu).sin()
|
|||
|
|
+ (1097.0 * e1.powi(4) / 512.0) * (8.0 * mu).sin();
|
|||
|
|
|
|||
|
|
let (s, c, t) = (fi1.sin(), fi1.cos(), fi1.tan());
|
|||
|
|
let n1 = A / (1.0 - e2 * s * s).sqrt();
|
|||
|
|
let t1 = t * t;
|
|||
|
|
let c1 = ep2 * c * c;
|
|||
|
|
let r1 = A * (1.0 - e2) / (1.0 - e2 * s * s).powf(1.5);
|
|||
|
|
let d = (x - 500_000.0) / (n1 * K0);
|
|||
|
|
|
|||
|
|
let bredde = fi1
|
|||
|
|
- (n1 * t / r1)
|
|||
|
|
* (d * d / 2.0
|
|||
|
|
- (5.0 + 3.0 * t1 + 10.0 * c1 - 4.0 * c1 * c1 - 9.0 * ep2) * d.powi(4) / 24.0
|
|||
|
|
+ (61.0 + 90.0 * t1 + 298.0 * c1 + 45.0 * t1 * t1 - 252.0 * ep2 - 3.0 * c1 * c1)
|
|||
|
|
* d.powi(6)
|
|||
|
|
/ 720.0);
|
|||
|
|
let sentralmeridian = (sone as f64 - 1.0) * 6.0 - 180.0 + 3.0;
|
|||
|
|
let lengde = sentralmeridian
|
|||
|
|
+ ((d - (1.0 + 2.0 * t1 + c1) * d.powi(3) / 6.0
|
|||
|
|
+ (5.0 - 2.0 * c1 + 28.0 * t1 - 3.0 * c1 * c1 + 8.0 * ep2 + 24.0 * t1 * t1)
|
|||
|
|
* d.powi(5)
|
|||
|
|
/ 120.0)
|
|||
|
|
/ c)
|
|||
|
|
.to_degrees();
|
|||
|
|
Posisjon {
|
|||
|
|
bredde: bredde.to_degrees(),
|
|||
|
|
lengde,
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
|
|||
|
|
/// Gjør koordinater i et navngitt koordinatsystem om til posisjon.
|
|||
|
|
///
|
|||
|
|
/// `navn` er slik det står i `IfcProjectedCRS`, for eksempel «EPSG:25832». Koordinatsystemer
|
|||
|
|
/// enok ikke kjenner gir `None`, og da brukes ikke posisjonen.
|
|||
|
|
pub fn fra_koordinatsystem(navn: &str, x: f64, y: f64) -> Option<Posisjon> {
|
|||
|
|
let stor = navn.to_uppercase();
|
|||
|
|
let kode: Option<u32> = stor.find("EPSG").and_then(|i| {
|
|||
|
|
let siffer: String = stor[i + 4..]
|
|||
|
|
.chars()
|
|||
|
|
.skip_while(|c| !c.is_ascii_digit())
|
|||
|
|
.take_while(|c| c.is_ascii_digit())
|
|||
|
|
.collect();
|
|||
|
|
siffer.parse().ok()
|
|||
|
|
});
|
|||
|
|
match kode {
|
|||
|
|
Some(3857) | Some(900_913) => Some(fra_web_mercator(x, y)),
|
|||
|
|
// Geografiske koordinater: østverdien er lengdegrad og nordverdien breddegrad.
|
|||
|
|
Some(4326) | Some(4258) => Some(Posisjon {
|
|||
|
|
bredde: y,
|
|||
|
|
lengde: x,
|
|||
|
|
}),
|
|||
|
|
// ETRS89 / EUREF89 UTM sone 28–38.
|
|||
|
|
Some(k @ 25828..=25838) => Some(fra_utm(k - 25800, x, y)),
|
|||
|
|
// WGS 84 UTM nord, sone 28–38.
|
|||
|
|
Some(k @ 32628..=32638) => Some(fra_utm(k - 32600, x, y)),
|
|||
|
|
// ETRS89 / UTM med NN2000-høyder, som Kartverket bruker: 5972 er sone 32, 5973 sone 33,
|
|||
|
|
// 5975 sone 35.
|
|||
|
|
Some(k @ 5972..=5976) => Some(fra_utm(k - 5940, x, y)),
|
|||
|
|
_ => {
|
|||
|
|
// Uten EPSG-kode: kjenn igjen «UTM32», «UTM 33N» og lignende.
|
|||
|
|
let i = stor.find("UTM")?;
|
|||
|
|
let sone: String = stor[i + 3..]
|
|||
|
|
.chars()
|
|||
|
|
.skip_while(|c| !c.is_ascii_digit())
|
|||
|
|
.take_while(|c| c.is_ascii_digit())
|
|||
|
|
.collect();
|
|||
|
|
let sone: u32 = sone.parse().ok()?;
|
|||
|
|
(1..=60).contains(&sone).then(|| fra_utm(sone, x, y))
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
|
|||
|
|
#[cfg(test)]
|
|||
|
|
mod tester {
|
|||
|
|
use super::*;
|
|||
|
|
|
|||
|
|
#[test]
|
|||
|
|
fn web_mercator_fra_vectorworks_gir_washington() {
|
|||
|
|
// Verdiene i IfcMapConversion når prosjektstedet ikke er satt i Vectorworks.
|
|||
|
|
let p = fra_web_mercator(-8_575_524.352_288_59, 4_705_852.257_469_73);
|
|||
|
|
assert!((p.bredde - 38.8895).abs() < 1e-3, "bredde {}", p.bredde);
|
|||
|
|
assert!((p.lengde + 77.0352).abs() < 1e-3, "lengde {}", p.lengde);
|
|||
|
|
assert!(p.er_standardplassering());
|
|||
|
|
assert!(!p.i_norge());
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
|
|||
|
|
/// Referanseverdier fra pyproj (PROJ), transformert fra EPSG:4326.
|
|||
|
|
#[test]
|
|||
|
|
fn utm_og_web_mercator_stemmer_med_proj() {
|
|||
|
|
// (sone, øst, nord, breddegrad, lengdegrad, toleranse i grader)
|
|||
|
|
//
|
|||
|
|
// Innenfor sonen og et stykke utenfor er avviket under 1e-5 grader, om lag én meter.
|
|||
|
|
// Tromsø i sone 32 ligger nesten 10 grader utenfor sonen, der rekkeutviklingen gir
|
|||
|
|
// om lag 1,3 m avvik. Det er langt innenfor hva valg av klimasted trenger, men viser
|
|||
|
|
// hvor grensen går.
|
|||
|
|
let utm = [
|
|||
|
|
(32, 613_351.291, 6_611_921.980, 59.6300, 11.0100, 1e-5),
|
|||
|
|
(32, 596_946.981, 6_642_824.393, 59.9115, 10.7336, 1e-5),
|
|||
|
|
(33, 275_055.615, 6_616_968.071, 59.6300, 11.0100, 1e-5),
|
|||
|
|
(33, 653_421.188, 7_731_721.083, 69.6492, 18.9553, 1e-5),
|
|||
|
|
(35, 188_546.727, 7_747_295.774, 69.6492, 18.9553, 1e-5),
|
|||
|
|
(32, 884_909.622, 7_758_204.184, 69.6492, 18.9553, 1e-4),
|
|||
|
|
];
|
|||
|
|
for (sone, x, y, b, l, toleranse) in utm {
|
|||
|
|
let p = fra_utm(sone, x, y);
|
|||
|
|
assert!(
|
|||
|
|
(p.bredde - b).abs() < toleranse && (p.lengde - l).abs() < toleranse,
|
|||
|
|
"sone {sone} ({x}, {y}) ga {p:?}, forventet {b}, {l}"
|
|||
|
|
);
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
let p = fra_web_mercator(1_225_627.594, 8_317_818.189);
|
|||
|
|
assert!(
|
|||
|
|
(p.bredde - 59.63).abs() < 1e-6 && (p.lengde - 11.01).abs() < 1e-6,
|
|||
|
|
"{p:?}"
|
|||
|
|
);
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
|
|||
|
|
#[test]
|
|||
|
|
fn sentralmeridianen_gir_eksakt_lengdegrad() {
|
|||
|
|
// Østverdi 500 000 ligger på sonens sentralmeridian, 9° øst for sone 32.
|
|||
|
|
let p = fra_utm(32, 500_000.0, 6_600_000.0);
|
|||
|
|
assert!((p.lengde - 9.0).abs() < 1e-9, "lengde {}", p.lengde);
|
|||
|
|
let q = fra_utm(33, 500_000.0, 6_600_000.0);
|
|||
|
|
assert!((q.lengde - 15.0).abs() < 1e-9, "lengde {}", q.lengde);
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
|
|||
|
|
#[test]
|
|||
|
|
fn ekvator_paa_sentralmeridianen() {
|
|||
|
|
let p = fra_utm(32, 500_000.0, 0.0);
|
|||
|
|
assert!(p.bredde.abs() < 1e-9 && (p.lengde - 9.0).abs() < 1e-9);
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
|
|||
|
|
#[test]
|
|||
|
|
fn ukjent_koordinatsystem_gir_ingen_posisjon() {
|
|||
|
|
assert!(fra_koordinatsystem("EPSG:2154", 650_000.0, 6_860_000.0).is_none());
|
|||
|
|
assert!(fra_koordinatsystem("lokalt", 1.0, 2.0).is_none());
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
|
|||
|
|
#[test]
|
|||
|
|
fn epsg_koder_tolkes() {
|
|||
|
|
let a = fra_koordinatsystem("EPSG:25832", 500_000.0, 6_600_000.0).unwrap();
|
|||
|
|
let b = fra_koordinatsystem("ETRS89 / UTM zone 32N", 500_000.0, 6_600_000.0).unwrap();
|
|||
|
|
assert!((a.lengde - 9.0).abs() < 1e-9 && (b.lengde - 9.0).abs() < 1e-9);
|
|||
|
|
let c = fra_koordinatsystem("EPSG:5973", 500_000.0, 6_600_000.0).unwrap();
|
|||
|
|
assert!(
|
|||
|
|
(c.lengde - 15.0).abs() < 1e-9,
|
|||
|
|
"5973 er sone 33, fikk {}",
|
|||
|
|
c.lengde
|
|||
|
|
);
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
}
|