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 / 107512 / 42728
↖ ↑ ↗
← N 52.948638°
E115.290527°		 ← 184.03 m → N 52.948638°
E115.293274°		 →
↑
184.06 m
↓
↑
184.06 m
↓
N 52.946983°
E115.290527°		 ← 184.04 m →
33 873 m²		 N 52.946983°
E115.293274°
↙ ↓ ↘

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 107512 0…2zoom-1
    Kachel-Y ty 42728 0…2zoom-1
  2. Aus der Kartenposition x=0.820255279541016 y=0.325992584228516 und der Vergrößerungsstufe zoom=17 berechnen wir die Kachelnummer:
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    Kachel-X (tx) floor (x × 2zoom) floor (0.820255279541016 × 217)
    floor (0.820255279541016 × 131072)
    floor (107512.5)     		tx = 107512
    Kachel-Y (ty) floor (y × 2zoom) floor (0.325992584228516 × 217)
    floor (0.325992584228516 × 131072)
    floor (42728.5)     		ty = 42728
    Kachel-Pfad (ti) "zoom/tx/tz" 17 / 107512 / 42728 ti = "17/107512/42728"
  3. Anzeige der Kachel https://a.tile.openstreetmap.org/17/107512/42728.png und Kaffeepause.
  4. Wir berechnen aus der Kachelnummer die Koordinaten der linken oberen Kachelecke.
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    X-Position (x) tx ÷ 2tz 107512 ÷ 217
    107512 ÷ 131072     		x = 0.82025146484375
    Y-Position (y) ty ÷ 2tz 42728 ÷ 217
    42728 ÷ 131072     		y = 0.32598876953125
    Länge (Λ)
    (Merkator)    		 +(x × 2 - 1) × π +(0.82025146484375 × 2 - 1) × π
    0.6405029296875 × 3.1415926535     		Λ = 2.01219930
    Breite (Φ)
    (Merkator)    		 -(y × 2 - 1) × π -(0.32598876953125 × 2 - 1) × π
    0.3480224609375 × 3.1415926535     		Φ = 1.09334480653424
    Länge (λ) Λ (unverändert) 2.01219930} λ = 2.01219930}
    Breite (φ) 2×atan(exp(Φ))-π/2 2×atan(exp(1.09334480653424))-π/2
    2×atan(2.98423910016982)-π/2
    2×1.24746219615674-π/2
    2.49492439231349-1.57079632675     		φ = 0.92412807
    Länge in Grad λ ÷ π × 180° 2.01219930} ÷ 3.1415926535 × 180° lon = 115.290527°
    Breite in Grad φ ÷ π × 180° 0.92412807 ÷ 3.1415926535 × 180° lat = 52.948638°
  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 107512 KachelY 42728 2.01219930 0.92412807 115.290527 52.948638
    Oben rechts KachelX + 1 107513 KachelY 42728 2.01224724 0.92412807 115.293274 52.948638
    Unten links KachelX 107512 KachelY + 1 42729 2.01219930 0.92409918 115.290527 52.946983
    Unten rechts KachelX + 1 107513 KachelY + 1 42729 2.01224724 0.92409918 115.293274 52.946983
  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(0.92412807-0.92409918) × R
    2.88899999999481e-05 × 6371000     		dl = 184.05818999967m
    Rechte Seite abs(φOR-φUR) × R abs(0.92412807-0.92409918) × R
    2.88899999999481e-05 × 6371000     		dr = 184.05818999967m
    Obere Seite abs(λOL-λOR) × cos(φOL) × R abs(2.01219930-2.01224724) × cos(0.92412807) × R
    4.79400000004127e-05 × 0.602530704919987 × 6371000     		do = 184.028386424493m
    Untere Seite abs(λUL-λUR) × cos(φUL) × R abs(2.01219930-2.01224724) × cos(0.92409918) × R
    4.79400000004127e-05 × 0.60255376165337 × 6371000     		du = 184.035428544348m
  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(0.92412807)-sin(0.92409918))×R²
    abs(λ1-λ2)×abs(0.602530704919987-0.60255376165337)×R²
    abs(2.01224724-2.01219930)×2.30567333832088e-05×R²
    4.79400000004127e-05×2.30567333832088e-05×6371000²
    4.79400000004127e-05×2.30567333832088e-05×40589641000000     		ar = 33872.5797960603m²