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 / 107463 / 42258
↖ ↑ ↗
← N 53.719466°
E115.155945°		 ← 180.73 m → N 53.719466°
E115.158692°		 →
↑
180.75 m
↓
↑
180.75 m
↓
N 53.717841°
E115.155945°		 ← 180.74 m →
32 667 m²		 N 53.717841°
E115.158692°
↙ ↓ ↘

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 107463 0…2zoom-1
    Kachel-Y ty 42258 0…2zoom-1
  2. Aus der Kartenposition x=0.819881439208984 y=0.322406768798828 und der Vergrößerungsstufe zoom=17 berechnen wir die Kachelnummer:
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    Kachel-X (tx) floor (x × 2zoom) floor (0.819881439208984 × 217)
    floor (0.819881439208984 × 131072)
    floor (107463.5)     		tx = 107463
    Kachel-Y (ty) floor (y × 2zoom) floor (0.322406768798828 × 217)
    floor (0.322406768798828 × 131072)
    floor (42258.5)     		ty = 42258
    Kachel-Pfad (ti) "zoom/tx/tz" 17 / 107463 / 42258 ti = "17/107463/42258"
  3. Anzeige der Kachel https://a.tile.openstreetmap.org/17/107463/42258.png und Kaffeepause.
  4. Wir berechnen aus der Kachelnummer die Koordinaten der linken oberen Kachelecke.
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    X-Position (x) tx ÷ 2tz 107463 ÷ 217
    107463 ÷ 131072     		x = 0.819877624511719
    Y-Position (y) ty ÷ 2tz 42258 ÷ 217
    42258 ÷ 131072     		y = 0.322402954101562
    Länge (Λ)
    (Merkator)    		 +(x × 2 - 1) × π +(0.819877624511719 × 2 - 1) × π
    0.639755249023438 × 3.1415926535     		Λ = 2.00985039
    Breite (Φ)
    (Merkator)    		 -(y × 2 - 1) × π -(0.322402954101562 × 2 - 1) × π
    0.355194091796875 × 3.1415926535     		Φ = 1.11587514935567
    Länge (λ) Λ (unverändert) 2.00985039} λ = 2.00985039}
    Breite (φ) 2×atan(exp(Φ))-π/2 2×atan(exp(1.11587514935567))-π/2
    2×atan(3.05223817496189)-π/2
    2×1.25418894288199-π/2
    2.50837788576399-1.57079632675     		φ = 0.93758156
    Länge in Grad λ ÷ π × 180° 2.00985039} ÷ 3.1415926535 × 180° lon = 115.155945°
    Breite in Grad φ ÷ π × 180° 0.93758156 ÷ 3.1415926535 × 180° lat = 53.719466°
  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 107463 KachelY 42258 2.00985039 0.93758156 115.155945 53.719466
    Oben rechts KachelX + 1 107464 KachelY 42258 2.00989833 0.93758156 115.158692 53.719466
    Unten links KachelX 107463 KachelY + 1 42259 2.00985039 0.93755319 115.155945 53.717841
    Unten rechts KachelX + 1 107464 KachelY + 1 42259 2.00989833 0.93755319 115.158692 53.717841
  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(0.93758156-0.93755319) × R
    2.83699999999998e-05 × 6371000     		dl = 180.745269999999m
    Rechte Seite abs(φOR-φUR) × R abs(0.93758156-0.93755319) × R
    2.83699999999998e-05 × 6371000     		dr = 180.745269999999m
    Obere Seite abs(λOL-λOR) × cos(φOL) × R abs(2.00985039-2.00989833) × cos(0.93758156) × R
    4.79399999999686e-05 × 0.591739329149007 × 6371000     		do = 180.732422492321m
    Untere Seite abs(λUL-λUR) × cos(φUL) × R abs(2.00985039-2.00989833) × cos(0.93755319) × R
    4.79399999999686e-05 × 0.591762198801189 × 6371000     		du = 180.739407472762m
  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(0.93758156)-sin(0.93755319))×R²
    abs(λ1-λ2)×abs(0.591739329149007-0.591762198801189)×R²
    abs(2.00989833-2.00985039)×2.28696521820115e-05×R²
    4.79399999999686e-05×2.28696521820115e-05×6371000²
    4.79399999999686e-05×2.28696521820115e-05×40589641000000     		ar = 32667.1617545001m²