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 / 107547 / 50213
↖ ↑ ↗
← N 38.743373°
E115.386658°		 ← 238.22 m → N 38.743373°
E115.389404°		 →
↑
238.21 m
↓
↑
238.21 m
↓
N 38.741231°
E115.386658°		 ← 238.23 m →
56 747 m²		 N 38.741231°
E115.389404°
↙ ↓ ↘

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 107547 0…2zoom-1
    Kachel-Y ty 50213 0…2zoom-1
  2. Aus der Kartenposition x=0.820522308349609 y=0.383098602294922 und der Vergrößerungsstufe zoom=17 berechnen wir die Kachelnummer:
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    Kachel-X (tx) floor (x × 2zoom) floor (0.820522308349609 × 217)
    floor (0.820522308349609 × 131072)
    floor (107547.5)     		tx = 107547
    Kachel-Y (ty) floor (y × 2zoom) floor (0.383098602294922 × 217)
    floor (0.383098602294922 × 131072)
    floor (50213.5)     		ty = 50213
    Kachel-Pfad (ti) "zoom/tx/tz" 17 / 107547 / 50213 ti = "17/107547/50213"
  3. Anzeige der Kachel https://a.tile.openstreetmap.org/17/107547/50213.png und Kaffeepause.
  4. Wir berechnen aus der Kachelnummer die Koordinaten der linken oberen Kachelecke.
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    X-Position (x) tx ÷ 2tz 107547 ÷ 217
    107547 ÷ 131072     		x = 0.820518493652344
    Y-Position (y) ty ÷ 2tz 50213 ÷ 217
    50213 ÷ 131072     		y = 0.383094787597656
    Länge (Λ)
    (Merkator)    		 +(x × 2 - 1) × π +(0.820518493652344 × 2 - 1) × π
    0.641036987304688 × 3.1415926535     		Λ = 2.01387709
    Breite (Φ)
    (Merkator)    		 -(y × 2 - 1) × π -(0.383094787597656 × 2 - 1) × π
    0.233810424804688 × 3.1415926535     		Φ = 0.73453711287812
    Länge (λ) Λ (unverändert) 2.01387709} λ = 2.01387709}
    Breite (φ) 2×atan(exp(Φ))-π/2 2×atan(exp(0.73453711287812))-π/2
    2×atan(2.08451687313568)-π/2
    2×1.12349787449132-π/2
    2.24699574898265-1.57079632675     		φ = 0.67619942
    Länge in Grad λ ÷ π × 180° 2.01387709} ÷ 3.1415926535 × 180° lon = 115.386658°
    Breite in Grad φ ÷ π × 180° 0.67619942 ÷ 3.1415926535 × 180° lat = 38.743373°
  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 107547 KachelY 50213 2.01387709 0.67619942 115.386658 38.743373
    Oben rechts KachelX + 1 107548 KachelY 50213 2.01392503 0.67619942 115.389404 38.743373
    Unten links KachelX 107547 KachelY + 1 50214 2.01387709 0.67616203 115.386658 38.741231
    Unten rechts KachelX + 1 107548 KachelY + 1 50214 2.01392503 0.67616203 115.389404 38.741231
  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(0.67619942-0.67616203) × R
    3.7390000000026e-05 × 6371000     		dl = 238.211690000166m
    Rechte Seite abs(φOR-φUR) × R abs(0.67619942-0.67616203) × R
    3.7390000000026e-05 × 6371000     		dr = 238.211690000166m
    Obere Seite abs(λOL-λOR) × cos(φOL) × R abs(2.01387709-2.01392503) × cos(0.67619942) × R
    4.79399999999686e-05 × 0.77995687540683 × 6371000     		do = 238.218905839063m
    Untere Seite abs(λUL-λUR) × cos(φUL) × R abs(2.01387709-2.01392503) × cos(0.67616203) × R
    4.79399999999686e-05 × 0.779980274767317 × 6371000     		du = 238.226052606055m
  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(0.67619942)-sin(0.67616203))×R²
    abs(λ1-λ2)×abs(0.77995687540683-0.779980274767317)×R²
    abs(2.01392503-2.01387709)×2.33993604865645e-05×R²
    4.79399999999686e-05×2.33993604865645e-05×6371000²
    4.79399999999686e-05×2.33993604865645e-05×40589641000000     		ar = 56747.3793781402m²