Kurz gesagt. Wir haben unser Routing mit der Software verglichen, die Segler und ihre Router verwenden. Die Methode ist dieselbe, die Isochronen, aber drei Schwächen trennten uns von ihnen. Die Auswahl der Rechenpunkte verlor mit wachsender Entfernung vom Start an Feinheit, so sehr, dass manche Boote das Ziel innerhalb der Vorhersage nicht mehr erreichten. Die Polare ignorierte die Windstärke. Und die Route wechselte zu oft den Bug. Alle drei sind gemeinsam behoben. Auf fünf Renntage angewendet, bringt die neue Version die berechnete Route näher an die tatsächliche Position der Boote: Die mittlere Abweichung (Median) sinkt von 89 auf 83 Meilen nach 24 Stunden und von 55 auf 49 Meilen nach 12 Stunden. Der Gewinn ist echt, aber bescheiden, und die geroutete Ankunftszeit ändert sich kaum. Hier steht, was sich geändert hat, was wir gemessen und was wir verworfen haben.

Unser Routing im Vergleich mit den Profis

Anerkannte Routing-Programme wie qtVlm, Expedition, Adrena oder das Routing-Modul von OpenCPN beruhen alle auf der Isochronen-Methode, wie unseres. Sie unterscheiden sich nicht im Algorithmus, sondern in allem, was darum herum liegt: Feinheit der Rechnung, echte Polaren, Kosten der Manöver, mehrere Windmodelle, Strömungen.

In einem Punkt waren wir schon voraus: Keines dieser Programme zeigt ein Maß seiner eigenen Genauigkeit. Das Urteil liegt beim Segler. Unseres bewahrt jede berechnete Route auf und vergleicht sie Stunde um Stunde mit der tatsächlichen Position des Boots. Diese Messung hat uns gezeigt, wo wir suchen mussten. Am Wind lag es kaum: Mit dem vor Ort tatsächlich gemessenen Wind sank die Abweichung nicht. Zwei Drittel kamen von der Geschwindigkeit, die wir den Booten zuschrieben, das letzte Drittel von den Routenentscheidungen der Skipper.

1. Sektoren mit fester Breite in Meilen

Ein Isochronen-Router probiert von jedem erreichten Punkt aus Kurse und behält für den nächsten Schritt nur die besten Punkte. Ohne diese Auswahl würde ihre Zahl explodieren. Unserer teilte den Horizont, vom Startpunkt aus gesehen, in Sektoren von 1° und behielt in jedem nur den Punkt, der am weitesten vom Start entfernt war.

Die Schwäche ist geometrisch. Ein Grad, vom Start aus gesehen, ist in 500 Meilen Entfernung 9 Meilen breit, in 2.000 Meilen aber 35 Meilen. Weit vom Start überlebt also auf einem 35 Meilen breiten Streifen ein einziger Punkt. Wenn die Route einen Bogen schlägt, etwa um das Azorenhoch herum, ist der vom Start am weitesten entfernte Punkt nicht unbedingt der beste für den weiteren Weg. Die Auswahl warf vielversprechende Punkte weg.

Die 1°-Sektoren des alten Routers, von Saint-Malo in Richtung Guadeloupe gezeichnet (eine Linie pro Grad, ein Sektor farbig). Vom Start aus gesehen werden sie mit der Entfernung breiter: 9 Meilen breit nach 500 Meilen, 35 Meilen nach 2.000 Meilen. Da der Router nur einen Punkt pro Sektor behält, wird seine Auswahl mitten im Atlantik grob. Die neue Version verwendet Sektoren von 10 Meilen Breite, unabhängig von der Entfernung.

Die Korrektur ist die der Profi-Programme: Sektoren mit einer festen Breite von 10 Meilen auf der Front, unabhängig von der Entfernung zum Start. Die Sektoren werden also feiner, je weiter sich das Boot entfernt.

Die Wirkung zeigt sich vor allem bei langen Routen. Am Morgen des 6. November erreichten mit den alten Sektoren 5 von 8 Ocean Fifty das Ziel nicht innerhalb der fünftägigen Vorhersage. Das Ende ihrer Route wurde dann hochgerechnet, und zwar schlecht: Basile Bourgnon wurde mit 160 Stunden bis zum Ziel geroutet, während seine jüngste Geschwindigkeit etwa 69 ergab. Mit Sektoren von 10 Meilen kommen alle acht Boote an, nach 84 bis 114 Stunden. Auf einem künstlichen Windfeld, das ein wanderndes Hoch nachbildet, gewinnt die Route des Ultim außerdem 7,6 % gegenüber der alten.

Perfekt wird die Rechnung dadurch nicht. Mit einem Zeitschritt von 30 Minuten statt einer Stunde findet der Router noch etwas langsamere Routen, obwohl eine feinere Rechnung mindestens ebenso gut sein müsste. Die Ursache ist die Auswahlregel selbst: Den vom Start am weitesten entfernten Punkt zu behalten, verwirft besser gelegene Punkte, wenn die Route einen Bogen schlägt, und je mehr Schritte es gibt, desto mehr summieren sich diese Auswahlen. Die Website rechnet mit einem Schritt von einer Stunde, für den die Einstellung gemessen wurde, aber diese Grenze bleibt zu beheben.

2. Eine Polare, die von der Windstärke abhängt

Die Polare gibt die Geschwindigkeit eines Boots je nach Wind an. Unsere bestand aus zwei Zahlen pro Klasse und einer gemeinsamen Form pro Rumpffamilie, dann kalibrierte ein einziger Faktor sie auf die Geschwindigkeit der führenden Boote. Dieser eine Faktor konnte nicht alles korrigieren. Bei halbem Wind, zwischen 60 und 90° zum Wind, war die Polare 10 bis 25 % zu schnell. Bei Leichtwind, unter 10 Knoten, war sie 30 bis 70 % zu langsam. Ein einziger Koeffizient gleicht nicht zwei Fehler in entgegengesetzter Richtung aus.

Die Form der Polare wird jetzt im Rennen gelernt, Feld für Feld. Für jede Klasse teilen wir die Windstärke in sechs Bereiche (Grenzen bei 8, 12, 16, 20 und 25 Knoten) und den Windwinkel in sieben, und vergleichen in jedem Feld die tatsächliche Geschwindigkeit der Boote mit der, die die ursprüngliche Polare ergab. Neuere Messungen zählen mehr: Eine drei Tage alte Messung wiegt halb so viel wie eine frische.

Zwei Sicherungen verhindern, dass sie dem Rauschen folgt. Ein Feld mit weniger als 12 Messungen bleibt zur ursprünglichen Polare hingezogen: Ohne Daten wird nichts korrigiert. Und keine Korrektur geht über 40 % in die eine oder andere Richtung hinaus. Das Gesamtniveau wird weiterhin bei jeder Rechnung auf die Geschwindigkeit der führenden Boote der Klasse kalibriert.

3. Eine Wende oder Halse kostet Zeit

Ohne Strafzeit wechselte die empfohlene Route den Bug, sobald ein Kurs ein paar Zehntel Knoten brachte. Auf unserem künstlichen Windfeld konnte die Route eines IMOCA während der Überfahrt 25 Mal wenden oder halsen. So segelt kein Einhandskipper: Auf einem 12 bis 32 Meter langen Boot kostet eine Halse Zeit, Kraft und Geschwindigkeit.

Der Router rechnet jetzt 15 verlorene Minuten pro Bugwechsel, für alle Klassen. Ein Bugwechsel lohnt sich nur noch, wenn der Gewinn es rechtfertigt. Auf den nachgerechneten Rennrouten sinkt die mittlere Zahl der Bugwechsel über 80 Stunden von 3 auf 2, bei den Ultims von 6 auf 4. Die Ankunftszeit verschiebt sich kaum: Vor allem die auf der Karte gezeichnete Linie wird glaubwürdig.

Bei der Gelegenheit haben wir den Fächer der getesteten Kurse verkleinert, von 110° auf 90° beiderseits der Richtung zum Ziel. Die weiter geöffneten Kurse wurden fast nie genutzt. Trotz feinerer Sektoren braucht jede Route so etwa 35 % weniger Rechenaufwand.

Was wir gemessen haben

Der Prüfstand rechnet den echten Code der Website von realen Rennpositionen aus nach, mit dem GFS-Lauf, der der Website zu diesem Zeitpunkt vorlag, aus den öffentlichen Archiven der NOAA. Er umfasst die ersten 5 Boote der 6 Klassen, ausgehend von 17 Zeitpunkten zwischen dem 2. und 6. November, und verfolgt jede Route über 80 Stunden. Er vergleicht die geroutete Position mit der tatsächlichen Position des Boots und die geroutete Ankunft mit der tatsächlich benötigten Zeit.

Dieser Prüfstand ist breiter als unser erster Test, der nur die ersten drei jeder Klasse am 5. November umfasste und 20, 40 und 67 Meilen ergab. Seine Abweichungen sind größer, weil weder die Boote noch die Tage dieselben sind. Entscheidend ist der Vergleich der beiden Versionen von denselben Ausgangspunkten aus.

Mittlere Positionsabweichung Alte Version Neue Version
nach 6 h 31 Meilen 28 Meilen
nach 12 h 55 Meilen 49 Meilen
nach 24 h 89 Meilen 83 Meilen

Die Abweichung sinkt je nach Horizont um 7 bis 11 %. Den Großteil des Gewinns über diese 80 Stunden bringt die gelernte Polare: Sektoren in Meilen ändern auf so kurze Sicht fast nichts, ihre Wirkung zeigt sich auf vollständigen Routen wie denen der Ocean Fifty.

Die geroutete Ankunftszeit dagegen ändert sich kaum. Der Router bleibt etwas optimistisch: Im Median brauchen die Boote nach 24 Stunden 6 % länger als vorhergesagt, nach 48 Stunden 11 bis 13 % länger. Auch die Regel unserer Ankunftszeit-Schätzungen, die den späteren Wert aus jüngster Geschwindigkeit und gerouteter Ankunft behält, bewegt sich nicht: 14 % Abweichung nach 24 Stunden, 10 % nach 48 Stunden, vorher wie nachher.

Diese Zahlen haben ihre Grenzen. Die fünf nachgerechneten Tage kannten nur eine Wetterlage, und die Boote einer Klasse hatten denselben Wind: Die Vergleiche sind nicht unabhängig. Felder der Polare mit wenigen Messungen, etwa starker Wind am Wind, bleiben nah an der ursprünglichen Polare.

Was wir probiert und dann verworfen haben

  • Die Geschwindigkeit auf den Fortschritt der letzten 24 Stunden kalibrieren statt auf die Momentangeschwindigkeit der Besten. Die Idee war, Ruhezeiten und Manöver eines Einhandseglers zu berücksichtigen. Ein laufend neu berechnetes Tempo pro Klasse schneidet schlechter ab.
  • Ein fester Koeffizient um 0,9 auf die Geschwindigkeit. Er beseitigt den Optimismus des Routers fast ganz und bringt die Position nach 24 Stunden um 1 Meile näher. Aber er verschlechtert unsere Ankunftszeit-Schätzungen nach 48 Stunden, von 10,4 auf 11,5 % Abweichung. Wir haben ihn beiseitegelassen.
  • Sektoren in Meilen allein, ohne die gelernte Polare, ändern über 80 Stunden nichts. Beides gehört zusammen.

Was sich auf der Karte ändert

Die Darstellung des Routings ändert sich nicht. Die Schaltfläche Routing auf der Live-Karte zeigt weiterhin die gestrichelte Route, ihre Tagesmarken, ihren Korridor und die geroutete Ankunft. Aber die Route reicht öfter bis ins Ziel, schlägt weniger Haken und stützt sich auf eine im Rennen gelernte Geschwindigkeit.

Der Korridor und der Block Gemessene Genauigkeit in der Legende werden aus den im Rennen gemessenen Abweichungen berechnet. Damit die beiden Versionen des Routers nicht vermischt werden, beginnen diese Messungen mit der neuen Version bei null. Bis genug davon vorliegen, zeigt die Legende die Zahlen des Prüfstands.

Was noch zu tun bleibt

Es gibt weitere Ansätze, die wir noch nicht begonnen haben. Die Sperrzonen des Rennens werden noch nicht berücksichtigt. Jenseits von fünf Tagen wird die Route hochgerechnet, statt der längeren Vorhersage des GFS-Modells zu folgen. Ensemble-Vorhersagen, etwa zwanzig Varianten desselben Modells, würden die echten strategischen Optionen zeigen, etwa die Wahl zwischen Nord und Süd am Hoch vorbei. Strömungen und Seegang würden für die langsamsten Boote ein wenig zählen.

Andere haben wir verworfen. Ein anderes Windmodell brächte wenig, da der Wind unsere Abweichungen nicht erklärt. Eine eigene Polare für jedes Boot haben wir zweimal ausprobiert, sie schneidet immer schlechter ab: Ein paar Stunden Messung sagen wenig über ein Boot.

Das Routing bleibt ein Richtwert. Die Skipper haben ihre echten Polaren, andere Windmodelle und das, was sie auf dem Wasser sehen. Aber es kommt jetzt näher an das heran, was Profi-Software macht, und wir veröffentlichen weiterhin seine Genauigkeit, ob gut oder nicht.

Häufige Fragen

Was hat sich am Routing von Offshore Races geändert?

Drei Dinge, gemeinsam eingeführt. Die Rechnung wählt ihre Punkte in Sektoren von 10 Meilen Breite aus statt in Sektoren von 1° vom Start aus gesehen. Die Form der Polare wird im Rennen gelernt, nach Windstärke und Windwinkel. Und jede Wende oder Halse kostet 15 Minuten, was die Zickzackkurse begrenzt.

Warum sind Sektoren von 1° ein Problem?

Um den Rechenaufwand zu begrenzen, behält ein Isochronen-Router bei jedem Schritt nur einen Punkt pro Sektor. Sind die Sektoren Winkel vom Start aus, werden sie mit der Entfernung breiter: In 2.000 Meilen ist ein Sektor von 1° 35 Meilen breit. Die Auswahl verwirft dann gut gelegene Punkte, und die gefundene Route ist langsamer, als sie sein müsste.

Was ist eine Wendestrafe?

Die Zeit, die ein Router bei jedem Bugwechsel als verloren rechnet, ob Wende oder Halse. Ohne sie wechselt die Rechnung den Bug, sobald das etwas Geschwindigkeit bringt, was kein Skipper tut. Profi-Routing-Software gibt sie in Minuten pro Manöver an; wir rechnen 15 Minuten.

Ist das Routing jetzt genauer?

Ein wenig. Über fünf nachgerechnete Renntage sinkt die mittlere Abweichung zwischen berechneter Route und tatsächlicher Position von 89 auf 83 Meilen nach 24 Stunden und von 31 auf 28 Meilen nach 6 Stunden. Die geroutete Ankunftszeit ist nicht genauer als vorher.

Zeigt das Routing die Route, die der Skipper fahren wird?

Nein. Unsere Route ist die, die ein Router mit angenäherten Polaren und dem Wind des GFS-Modells finden würde. Der Korridor zeigt die gemessene Abweichung: Das Boot bleibt drei von vier Mal darin.