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 / 107563 / 42489
↖ ↑ ↗
← N 53.342353°
E115.430603°		 ← 182.35 m → N 53.342353°
E115.433350°		 →
↑
182.34 m
↓
↑
182.34 m
↓
N 53.340713°
E115.430603°		 ← 182.36 m →
33 250 m²		 N 53.340713°
E115.433350°
↙ ↓ ↘

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 107563 0…2zoom-1
    Kachel-Y ty 42489 0…2zoom-1
  2. Aus der Kartenposition x=0.820644378662109 y=0.324169158935547 und der Vergrößerungsstufe zoom=17 berechnen wir die Kachelnummer:
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    Kachel-X (tx) floor (x × 2zoom) floor (0.820644378662109 × 217)
    floor (0.820644378662109 × 131072)
    floor (107563.5)     		tx = 107563
    Kachel-Y (ty) floor (y × 2zoom) floor (0.324169158935547 × 217)
    floor (0.324169158935547 × 131072)
    floor (42489.5)     		ty = 42489
    Kachel-Pfad (ti) "zoom/tx/tz" 17 / 107563 / 42489 ti = "17/107563/42489"
  3. Anzeige der Kachel https://a.tile.openstreetmap.org/17/107563/42489.png und Kaffeepause.
  4. Wir berechnen aus der Kachelnummer die Koordinaten der linken oberen Kachelecke.
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    X-Position (x) tx ÷ 2tz 107563 ÷ 217
    107563 ÷ 131072     		x = 0.820640563964844
    Y-Position (y) ty ÷ 2tz 42489 ÷ 217
    42489 ÷ 131072     		y = 0.324165344238281
    Länge (Λ)
    (Merkator)    		 +(x × 2 - 1) × π +(0.820640563964844 × 2 - 1) × π
    0.641281127929688 × 3.1415926535     		Λ = 2.01464408
    Breite (Φ)
    (Merkator)    		 -(y × 2 - 1) × π -(0.324165344238281 × 2 - 1) × π
    0.351669311523438 × 3.1415926535     		Φ = 1.10480172554343
    Länge (λ) Λ (unverändert) 2.01464408} λ = 2.01464408}
    Breite (φ) 2×atan(exp(Φ))-π/2 2×atan(exp(1.10480172554343))-π/2
    2×atan(3.01862589305887)-π/2
    2×1.25089800970191-π/2
    2.50179601940383-1.57079632675     		φ = 0.93099969
    Länge in Grad λ ÷ π × 180° 2.01464408} ÷ 3.1415926535 × 180° lon = 115.430603°
    Breite in Grad φ ÷ π × 180° 0.93099969 ÷ 3.1415926535 × 180° lat = 53.342353°
  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 107563 KachelY 42489 2.01464408 0.93099969 115.430603 53.342353
    Oben rechts KachelX + 1 107564 KachelY 42489 2.01469202 0.93099969 115.433350 53.342353
    Unten links KachelX 107563 KachelY + 1 42490 2.01464408 0.93097107 115.430603 53.340713
    Unten rechts KachelX + 1 107564 KachelY + 1 42490 2.01469202 0.93097107 115.433350 53.340713
  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(0.93099969-0.93097107) × R
    2.86200000000347e-05 × 6371000     		dl = 182.338020000221m
    Rechte Seite abs(φOR-φUR) × R abs(0.93099969-0.93097107) × R
    2.86200000000347e-05 × 6371000     		dr = 182.338020000221m
    Obere Seite abs(λOL-λOR) × cos(φOL) × R abs(2.01464408-2.01469202) × cos(0.93099969) × R
    4.79399999999686e-05 × 0.597032312250409 × 6371000     		do = 182.349035772873m
    Untere Seite abs(λUL-λUR) × cos(φUL) × R abs(2.01464408-2.01469202) × cos(0.93097107) × R
    4.79399999999686e-05 × 0.597055271461835 × 6371000     		du = 182.356048107012m
  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(0.93099969)-sin(0.93097107))×R²
    abs(λ1-λ2)×abs(0.597032312250409-0.597055271461835)×R²
    abs(2.01469202-2.01464408)×2.29592114265875e-05×R²
    4.79399999999686e-05×2.29592114265875e-05×6371000²
    4.79399999999686e-05×2.29592114265875e-05×40589641000000     		ar = 33249.8014415231m²