Add terrain/elevation data fetching (Doku 3.9)

Rundet das Altitude-Tab um ein reales Gelaendeprofil ab, damit sichtbar
wird, ob die geplante Flughoehe ausreichend Bodenabstand haelt:

- domain/mission/terrain_math.dart: reine Sampling-/Geometrie-Funktionen
  (routeKeyForTerrain fuer Caching, distanzbasiertes Sampling alle 30m,
  lineare Sollhoehen-Interpolation, terrainDangerRanges fuer Abschnitte
  mit < 10m Bodenabstand) - unabhaengig testbar ohne Netzwerk/UI.
- services/terrain/terrain_service.dart: laedt AWS-Terrarium-PNG-Kacheln
  (elevation-tiles-prod, zoom 13) und dekodiert sie ueber dart:ui
  (instantiateImageCodec/toByteData), ohne zusaetzliches Bildpaket.
  Elevation = R*256 + G + B/256 - 32768 pro Pixel; Kacheln werden pro
  Route nur einmal geladen (nach Kachel gruppierte Sample-Punkte).
- ui/providers/terrain_provider.dart: cached das geladene Profil ueber
  routeKeyForTerrain - reine Werteaenderungen (Hoehe/Speed) loesen keinen
  erneuten Kachel-Download aus, nur eine tatsaechliche Ortsverschiebung.
- ui/widgets/full_value_chart.dart: _paintDangerBands/_paintTerrain
  zeichnen rote Gefahrenbaender bzw. die braune Gelaende-Flaeche, in der
  gleichen Reihenfolge wie im HTML-Demonstrator (dangerHtml, grid,
  terrainHtml, dann Soll-Kurve obenauf).
- ui/widgets/waypoint_list_panel.dart: triggert ensureFor() beim
  Wechsel auf den Altitude-Tab sowie bei Routenaenderungen waehrend
  dieser aktiv ist (ref.listenManual auf currentMissionProvider).

Getestet: 13 neue Unit-Tests fuer die reine Geometrie/Sampling-Logik,
3 Service-Tests mit einer zur Testzeit synthetisch erzeugten PNG
(dart:ui-Encoding, keine Testasset-Datei noetig). Alle 80 Tests sowie
flutter analyze bestehen. Manuell auf dem Pixel_10a-Emulator verifiziert:
Altitude-Tab zeigt das reale Amsterdam-Gelaendeprofil (nahe Meereshoehe)
korrekt als Flaeche unter der Sollhoehen-Linie.

Co-Authored-By: Claude Sonnet 5 <noreply@anthropic.com>
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Constantin Leue
2026-07-28 18:38:23 +02:00
co-authored by Claude Sonnet 5
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+159
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@@ -0,0 +1,159 @@
import 'package:latlong2/latlong.dart';
import '../waypoint/flat_waypoint_list.dart';
/// Distanzbasierte Sampling-Strategie (Doku 3.9): alle 30 m, mind. 10 /
/// max. 2000 Samples - unabhaengig von der Anzahl Wegpunkte, damit auch
/// lange Geradenstuecke zwischen zwei Wegpunkten ein glattes Profil
/// bekommen.
const terrainSampleSpacingM = 30.0;
const terrainMaxSamples = 2000;
/// Mindest-Bodenabstand, unterhalb dessen ein Streckenabschnitt als nicht
/// sicher markiert wird (Doku 3.9/3.10).
const minTerrainClearanceM = 10.0;
const _distance = Distance(roundResult: false);
/// Eindeutiger Schluessel fuer die aktuelle Route (Rundung auf 5
/// Nachkommastellen wie bei der Wind-Interpolation) - aendert sich, sobald
/// sich ein Wegpunkt verschiebt, nicht aber bei reinen Hoehen-/
/// Geschwindigkeitsaenderungen. Damit laesst sich ein bereits geladenes
/// Terrainprofil cachen, analog routeKeyForTerrain() im HTML-Demonstrator.
String routeKeyForTerrain(List<Waypoint> waypoints) {
return waypoints
.map((w) => '${w.lat.toStringAsFixed(5)},${w.lon.toStringAsFixed(5)}')
.join('|');
}
/// Ein Streckenpunkt in [distanceM] Entfernung vom ersten Wegpunkt.
class RouteSamplePoint {
const RouteSamplePoint({required this.distanceM, required this.point});
final double distanceM;
final LatLng point;
}
List<double> _cumulativeDistances(List<Waypoint> waypoints) {
final cum = <double>[0];
for (var i = 1; i < waypoints.length; i++) {
cum.add(cum[i - 1] +
_distance(
LatLng(waypoints[i - 1].lat, waypoints[i - 1].lon),
LatLng(waypoints[i].lat, waypoints[i].lon),
));
}
return cum;
}
/// Wie viele Samples fuer die aktuelle Routenlaenge angemessen sind
/// (Doku 3.9), analog `Math.min(Math.max(Math.ceil(totalRouteDist /
/// TERRAIN_SAMPLE_SPACING), 10), TERRAIN_MAX_SAMPLES)`.
int sampleCountFor(List<Waypoint> waypoints) {
if (waypoints.length < 2) return 0;
final cum = _cumulativeDistances(waypoints);
final total = cum.last;
final raw = (total / terrainSampleSpacingM).ceil();
return raw.clamp(10, terrainMaxSamples);
}
/// Sampelt [numSamples] + 1 Punkte gleichmaessig nach zurueckgelegter
/// Strecke (nicht nach Wegpunktindex) - analog sampleRouteLatLng() im
/// HTML-Demonstrator.
List<RouteSamplePoint> sampleRouteByDistance(
List<Waypoint> waypoints,
int numSamples,
) {
final n = waypoints.length;
if (n < 2 || numSamples <= 0) return [];
final cum = _cumulativeDistances(waypoints);
final total = cum.last == 0 ? 1.0 : cum.last;
final points = <RouteSamplePoint>[];
for (var s = 0; s <= numSamples; s++) {
final target = (s / numSamples) * total;
var legIdx = 0;
while (legIdx < n - 2 && cum[legIdx + 1] < target) {
legIdx++;
}
final legStart = cum[legIdx];
final legEnd = cum[legIdx + 1];
final frac = legEnd > legStart ? (target - legStart) / (legEnd - legStart) : 0.0;
final a = waypoints[legIdx];
final b = waypoints[legIdx + 1];
points.add(RouteSamplePoint(
distanceM: target,
point: LatLng(
a.lat + (b.lat - a.lat) * frac,
a.lon + (b.lon - a.lon) * frac,
),
));
}
return points;
}
/// Ein Gelaende-Sample in [distanceM] Streckenentfernung; [elevationRelM]
/// ist relativ zum ersten gueltigen Sample der Route (nicht absolut ueber
/// dem Meeresspiegel) - null, wo die Kachel nicht geladen werden konnte.
class TerrainSamplePoint {
const TerrainSamplePoint({required this.distanceM, this.elevationRelM});
final double distanceM;
final double? elevationRelM;
}
/// Ein geladenes Gelaendeprofil, an [routeKey] gebunden - passt der
/// aktuelle routeKeyForTerrain()-Wert nicht mehr, muss neu geladen werden.
class TerrainProfile {
const TerrainProfile({required this.routeKey, required this.points});
final String routeKey;
final List<TerrainSamplePoint> points;
}
/// Lineare Interpolation der geplanten (Soll-)Hoehe an einer beliebigen
/// Streckenposition - analog plannedAltAt() im HTML-Demonstrator.
double plannedAltitudeAt(List<Waypoint> waypoints, double distanceM) {
final n = waypoints.length;
if (n == 1) return waypoints.first.altitudeM;
final cum = _cumulativeDistances(waypoints);
if (distanceM <= cum.first) return waypoints.first.altitudeM;
if (distanceM >= cum.last) return waypoints.last.altitudeM;
for (var k = 0; k < n - 1; k++) {
if (distanceM >= cum[k] && distanceM <= cum[k + 1]) {
final span = cum[k + 1] - cum[k];
final frac = span > 0 ? (distanceM - cum[k]) / span : 0.0;
return waypoints[k].altitudeM +
(waypoints[k + 1].altitudeM - waypoints[k].altitudeM) * frac;
}
}
return waypoints.last.altitudeM;
}
/// Streckenabschnitte, an denen der Bodenabstand [minTerrainClearanceM]
/// unterschreitet (als [start, end]-Distanzpaare) - analog
/// checkTerrainClearance() im HTML-Demonstrator.
List<(double, double)> terrainDangerRanges(
List<Waypoint> waypoints,
TerrainProfile profile,
) {
if (waypoints.length < 2) return [];
final ranges = <(double, double)>[];
double? rangeStart;
for (final p in profile.points) {
final elevRel = p.elevationRelM;
if (elevRel == null) continue;
final clearance = plannedAltitudeAt(waypoints, p.distanceM) - elevRel;
final bad = clearance < minTerrainClearanceM;
if (bad) {
rangeStart ??= p.distanceM;
} else if (rangeStart != null) {
ranges.add((rangeStart, p.distanceM));
rangeStart = null;
}
}
if (rangeStart != null) {
ranges.add((rangeStart, profile.points.last.distanceM));
}
return ranges;
}