Die Mathematik von Kartenkacheln interaktiv erklärt

Tele ← 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 → Makro
10 / 474 / 421
↖ ↑ ↗
← N 30.448674°
W 13.359375°		 ← 33.701 km → N 30.448674°
W 13.007813°		 →
↑
33.753 km
↓
↑
33.753 km
↓
N 30.145127°
W 13.359375°		 ← 33.805 km →
1 139.25 km²		 N 30.145127°
W 13.007813°
↙ ↓ ↘

Die Berechnung

  1. Aus der URL werden die Kachel-Parameter übernommen:
    Name Parameter Wert Wertebereich Erklärung zum Wertebereich
    Vergrößerungsstufe tz 10 0… Keine obere Grenze. Es sollte aber Kacheln für die gewählte Stufe geben.
    Kachel-X tx 474 0…2zoom-1
    Kachel-Y ty 421 0…2zoom-1
  2. Aus der Kartenposition x=0.46337890625 y=0.41162109375 und der Vergrößerungsstufe zoom=10 berechnen wir die Kachelnummer:
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    Kachel-X (tx) floor (x × 2zoom) floor (0.46337890625 × 210)
    floor (0.46337890625 × 1024)
    floor (474.5)     		tx = 474
    Kachel-Y (ty) floor (y × 2zoom) floor (0.41162109375 × 210)
    floor (0.41162109375 × 1024)
    floor (421.5)     		ty = 421
    Kachel-Pfad (ti) "zoom/tx/tz" 10 / 474 / 421 ti = "10/474/421"
  3. Anzeige der Kachel https://a.tile.openstreetmap.org/10/474/421.png und Kaffeepause.
  4. Wir berechnen aus der Kachelnummer die Koordinaten der linken oberen Kachelecke.
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    X-Position (x) tx ÷ 2tz 474 ÷ 210
    474 ÷ 1024     		x = 0.462890625
    Y-Position (y) ty ÷ 2tz 421 ÷ 210
    421 ÷ 1024     		y = 0.4111328125
    Länge (Λ)
    (Merkator)    		 +(x × 2 - 1) × π +(0.462890625 × 2 - 1) × π
    -0.07421875 × 3.1415926535     		Λ = -0.23316508
    Breite (Φ)
    (Merkator)    		 -(y × 2 - 1) × π -(0.4111328125 × 2 - 1) × π
    0.177734375 × 3.1415926535     		Φ = 0.558369006774414
    Länge (λ) Λ (unverändert) -0.23316508} λ = -0.23316508}
    Breite (φ) 2×atan(exp(Φ))-π/2 2×atan(exp(0.558369006774414))-π/2
    2×atan(1.74781949255849)-π/2
    2×1.05111296767502-π/2
    2.10222593535004-1.57079632675     		φ = 0.53142961
    Länge in Grad λ ÷ π × 180° -0.23316508} ÷ 3.1415926535 × 180° lon = -13.359375°
    Breite in Grad φ ÷ π × 180° 0.53142961 ÷ 3.1415926535 × 180° lat = 30.448674°
  5. Die Koordinaten der anderen Ecken werden aus den Kachelnummern der Nachbarkacheln berechnet:
    Ecke tx ty λ φ Länge in Grad Breite in Grad
    Oben links KachelX 474 KachelY 421 -0.23316508 0.53142961 -13.359375 30.448674
    Oben rechts KachelX + 1 475 KachelY 421 -0.22702916 0.53142961 -13.007813 30.448674
    Unten links KachelX 474 KachelY + 1 422 -0.23316508 0.52613172 -13.359375 30.145127
    Unten rechts KachelX + 1 475 KachelY + 1 422 -0.22702916 0.52613172 -13.007813 30.145127
  6. Die Kantenlängen werden aus den Koordinaten der Eckpunkte sowie dem Erdradius R berechnet:
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    Linke Seite abs(φOL-φUL) × R abs(0.53142961-0.52613172) × R
    0.00529789000000003 × 6371000     		dl = 33752.8571900002m
    Rechte Seite abs(φOR-φUR) × R abs(0.53142961-0.52613172) × R
    0.00529789000000003 × 6371000     		dr = 33752.8571900002m
    Obere Seite abs(λOL-λOR) × cos(φOL) × R abs(-0.23316508--0.22702916) × cos(0.53142961) × R
    0.00613591999999999 × 0.862083473545203 × 6371000     		do = 33700.5208711882m
    Untere Seite abs(λUL-λUR) × cos(φUL) × R abs(-0.23316508--0.22702916) × cos(0.52613172) × R
    0.00613591999999999 × 0.864756154813241 × 6371000     		du = 33805.0011838488m
  7. Die Fläche wird aus den Koordinaten von linker oberer und rechter unterer Ecke sowie dem Erdradius R berechnet:
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    Fläche abs(λ1-λ2)×abs(sinφ1-sinφ2)×R² abs(λ1-λ2)×abs(sin(0.53142961)-sin(0.52613172))×R²
    abs(λ1-λ2)×abs(0.862083473545203-0.864756154813241)×R²
    abs(-0.22702916--0.23316508)×0.0026726812680381×R²
    0.00613591999999999×0.0026726812680381×6371000²
    0.00613591999999999×0.0026726812680381×40589641000000     		ar = 1139254787.4139m²