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
17 / 58247 / 87679
↖ ↑ ↗
← S 51.834081°
W 20.019836°		 ← 188.74 m → S 51.834081°
W 20.017090°		 →
↑
188.71 m
↓
↑
188.71 m
↓
S 51.835778°
W 20.019836°		 ← 188.73 m →
35 615 m²		 S 51.835778°
W 20.017090°
↙ ↓ ↘

Die Berechnung

  1. Aus der URL werden die Kachel-Parameter übernommen:
    Name Parameter Wert Wertebereich Erklärung zum Wertebereich
    Vergrößerungsstufe tz 17 0… Keine obere Grenze. Es sollte aber Kacheln für die gewählte Stufe geben.
    Kachel-X tx 58247 0…2zoom-1
    Kachel-Y ty 87679 0…2zoom-1
  2. Aus der Kartenposition x=0.444393157958984 y=0.668941497802734 und der Vergrößerungsstufe zoom=17 berechnen wir die Kachelnummer:
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    Kachel-X (tx) floor (x × 2zoom) floor (0.444393157958984 × 217)
    floor (0.444393157958984 × 131072)
    floor (58247.5)     		tx = 58247
    Kachel-Y (ty) floor (y × 2zoom) floor (0.668941497802734 × 217)
    floor (0.668941497802734 × 131072)
    floor (87679.5)     		ty = 87679
    Kachel-Pfad (ti) "zoom/tx/tz" 17 / 58247 / 87679 ti = "17/58247/87679"
  3. Anzeige der Kachel https://a.tile.openstreetmap.org/17/58247/87679.png und Kaffeepause.
  4. Wir berechnen aus der Kachelnummer die Koordinaten der linken oberen Kachelecke.
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    X-Position (x) tx ÷ 2tz 58247 ÷ 217
    58247 ÷ 131072     		x = 0.444389343261719
    Y-Position (y) ty ÷ 2tz 87679 ÷ 217
    87679 ÷ 131072     		y = 0.668937683105469
    Länge (Λ)
    (Merkator)    		 +(x × 2 - 1) × π +(0.444389343261719 × 2 - 1) × π
    -0.111221313476562 × 3.1415926535     		Λ = -0.34941206
    Breite (Φ)
    (Merkator)    		 -(y × 2 - 1) × π -(0.668937683105469 × 2 - 1) × π
    -0.337875366210938 × 3.1415926535     		Φ = -1.0614667682869
    Länge (λ) Λ (unverändert) -0.34941206} λ = -0.34941206}
    Breite (φ) 2×atan(exp(Φ))-π/2 2×atan(exp(-1.0614667682869))-π/2
    2×atan(0.345948012436615)-π/2
    2×0.333060480180322-π/2
    0.666120960360644-1.57079632675     		φ = -0.90467537
    Länge in Grad λ ÷ π × 180° -0.34941206} ÷ 3.1415926535 × 180° lon = -20.019836°
    Breite in Grad φ ÷ π × 180° -0.90467537 ÷ 3.1415926535 × 180° lat = -51.834081°
  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 58247 KachelY 87679 -0.34941206 -0.90467537 -20.019836 -51.834081
    Oben rechts KachelX + 1 58248 KachelY 87679 -0.34936412 -0.90467537 -20.017090 -51.834081
    Unten links KachelX 58247 KachelY + 1 87680 -0.34941206 -0.90470499 -20.019836 -51.835778
    Unten rechts KachelX + 1 58248 KachelY + 1 87680 -0.34936412 -0.90470499 -20.017090 -51.835778
  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(-0.90467537--0.90470499) × R
    2.96200000000635e-05 × 6371000     		dl = 188.709020000404m
    Rechte Seite abs(φOR-φUR) × R abs(-0.90467537--0.90470499) × R
    2.96200000000635e-05 × 6371000     		dr = 188.709020000404m
    Obere Seite abs(λOL-λOR) × cos(φOL) × R abs(-0.34941206--0.34936412) × cos(-0.90467537) × R
    4.79400000000241e-05 × 0.617940844579685 × 6371000     		do = 188.73503973207m
    Untere Seite abs(λUL-λUR) × cos(φUL) × R abs(-0.34941206--0.34936412) × cos(-0.90470499) × R
    4.79400000000241e-05 × 0.617917556336133 × 6371000     		du = 188.72792690305m
  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(-0.90467537)-sin(-0.90470499))×R²
    abs(λ1-λ2)×abs(0.617940844579685-0.617917556336133)×R²
    abs(-0.34936412--0.34941206)×2.32882435518e-05×R²
    4.79400000000241e-05×2.32882435518e-05×6371000²
    4.79400000000241e-05×2.32882435518e-05×40589641000000     		ar = 35615.333262692m²