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
14 / 10004 / 10324
↖ ↑ ↗
← S 42.358544°
E 39.814453°		 ← 1 805.40 m → S 42.358544°
E 39.836426°		 →
↑
1 805.16 m
↓
↑
1 805.16 m
↓
S 42.374778°
E 39.814453°		 ← 1 804.93 m →
3 258 607 m²		 S 42.374778°
E 39.836426°
↙ ↓ ↘

Die Berechnung

  1. Aus der URL werden die Kachel-Parameter übernommen:
    Name Parameter Wert Wertebereich Erklärung zum Wertebereich
    Vergrößerungsstufe tz 14 0… Keine obere Grenze. Es sollte aber Kacheln für die gewählte Stufe geben.
    Kachel-X tx 10004 0…2zoom-1
    Kachel-Y ty 10324 0…2zoom-1
  2. Aus der Kartenposition x=0.610626220703125 y=0.630157470703125 und der Vergrößerungsstufe zoom=14 berechnen wir die Kachelnummer:
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    Kachel-X (tx) floor (x × 2zoom) floor (0.610626220703125 × 214)
    floor (0.610626220703125 × 16384)
    floor (10004.5)     		tx = 10004
    Kachel-Y (ty) floor (y × 2zoom) floor (0.630157470703125 × 214)
    floor (0.630157470703125 × 16384)
    floor (10324.5)     		ty = 10324
    Kachel-Pfad (ti) "zoom/tx/tz" 14 / 10004 / 10324 ti = "14/10004/10324"
  3. Anzeige der Kachel https://a.tile.openstreetmap.org/14/10004/10324.png und Kaffeepause.
  4. Wir berechnen aus der Kachelnummer die Koordinaten der linken oberen Kachelecke.
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    X-Position (x) tx ÷ 2tz 10004 ÷ 214
    10004 ÷ 16384     		x = 0.610595703125
    Y-Position (y) ty ÷ 2tz 10324 ÷ 214
    10324 ÷ 16384     		y = 0.630126953125
    Länge (Λ)
    (Merkator)    		 +(x × 2 - 1) × π +(0.610595703125 × 2 - 1) × π
    0.22119140625 × 3.1415926535     		Λ = 0.69489330
    Breite (Φ)
    (Merkator)    		 -(y × 2 - 1) × π -(0.630126953125 × 2 - 1) × π
    -0.26025390625 × 3.1415926535     		Φ = -0.817611759919678
    Länge (λ) Λ (unverändert) 0.69489330} λ = 0.69489330}
    Breite (φ) 2×atan(exp(Φ))-π/2 2×atan(exp(-0.817611759919678))-π/2
    2×atan(0.441484768079403)-π/2
    2×0.415750134550612-π/2
    0.831500269101224-1.57079632675     		φ = -0.73929606
    Länge in Grad λ ÷ π × 180° 0.69489330} ÷ 3.1415926535 × 180° lon = 39.814453°
    Breite in Grad φ ÷ π × 180° -0.73929606 ÷ 3.1415926535 × 180° lat = -42.358544°
  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 10004 KachelY 10324 0.69489330 -0.73929606 39.814453 -42.358544
    Oben rechts KachelX + 1 10005 KachelY 10324 0.69527679 -0.73929606 39.836426 -42.358544
    Unten links KachelX 10004 KachelY + 1 10325 0.69489330 -0.73957940 39.814453 -42.374778
    Unten rechts KachelX + 1 10005 KachelY + 1 10325 0.69527679 -0.73957940 39.836426 -42.374778
  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(-0.73929606--0.73957940) × R
    0.000283339999999965 × 6371000     		dl = 1805.15913999978m
    Rechte Seite abs(φOR-φUR) × R abs(-0.73929606--0.73957940) × R
    0.000283339999999965 × 6371000     		dr = 1805.15913999978m
    Obere Seite abs(λOL-λOR) × cos(φOL) × R abs(0.69489330-0.69527679) × cos(-0.73929606) × R
    0.000383489999999931 × 0.738943033955681 × 6371000     		do = 1805.39654952767m
    Untere Seite abs(λUL-λUR) × cos(φUL) × R abs(0.69489330-0.69527679) × cos(-0.73957940) × R
    0.000383489999999931 × 0.738752098897704 × 6371000     		du = 1804.93005417009m
  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(-0.73929606)-sin(-0.73957940))×R²
    abs(λ1-λ2)×abs(0.738943033955681-0.738752098897704)×R²
    abs(0.69527679-0.69489330)×0.000190935057976627×R²
    0.000383489999999931×0.000190935057976627×6371000²
    0.000383489999999931×0.000190935057976627×40589641000000     		ar = 3258607.05532569m²