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
15 / 11771 / 13810
↖ ↑ ↗
← N 27.196014°
W 50.679932°		 ← 1 086.58 m → N 27.196014°
W 50.668945°		 →
↑
1 086.57 m
↓
↑
1 086.57 m
↓
N 27.186242°
W 50.679932°		 ← 1 086.68 m →
1 180 707 m²		 N 27.186242°
W 50.668945°
↙ ↓ ↘

Die Berechnung

  1. Aus der URL werden die Kachel-Parameter übernommen:
    Name Parameter Wert Wertebereich Erklärung zum Wertebereich
    Vergrößerungsstufe tz 15 0… Keine obere Grenze. Es sollte aber Kacheln für die gewählte Stufe geben.
    Kachel-X tx 11771 0…2zoom-1
    Kachel-Y ty 13810 0…2zoom-1
  2. Aus der Kartenposition x=0.359237670898438 y=0.421463012695312 und der Vergrößerungsstufe zoom=15 berechnen wir die Kachelnummer:
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    Kachel-X (tx) floor (x × 2zoom) floor (0.359237670898438 × 215)
    floor (0.359237670898438 × 32768)
    floor (11771.5)     		tx = 11771
    Kachel-Y (ty) floor (y × 2zoom) floor (0.421463012695312 × 215)
    floor (0.421463012695312 × 32768)
    floor (13810.5)     		ty = 13810
    Kachel-Pfad (ti) "zoom/tx/tz" 15 / 11771 / 13810 ti = "15/11771/13810"
  3. Anzeige der Kachel https://a.tile.openstreetmap.org/15/11771/13810.png und Kaffeepause.
  4. Wir berechnen aus der Kachelnummer die Koordinaten der linken oberen Kachelecke.
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    X-Position (x) tx ÷ 2tz 11771 ÷ 215
    11771 ÷ 32768     		x = 0.359222412109375
    Y-Position (y) ty ÷ 2tz 13810 ÷ 215
    13810 ÷ 32768     		y = 0.42144775390625
    Länge (Λ)
    (Merkator)    		 +(x × 2 - 1) × π +(0.359222412109375 × 2 - 1) × π
    -0.28155517578125 × 3.1415926535     		Λ = -0.88453167
    Breite (Φ)
    (Merkator)    		 -(y × 2 - 1) × π -(0.42144775390625 × 2 - 1) × π
    0.1571044921875 × 3.1415926535     		Φ = 0.493558318488098
    Länge (λ) Λ (unverändert) -0.88453167} λ = -0.88453167}
    Breite (φ) 2×atan(exp(Φ))-π/2 2×atan(exp(0.493558318488098))-π/2
    2×atan(1.63813486709966)-π/2
    2×1.02272816059423-π/2
    2.04545632118846-1.57079632675     		φ = 0.47465999
    Länge in Grad λ ÷ π × 180° -0.88453167} ÷ 3.1415926535 × 180° lon = -50.679932°
    Breite in Grad φ ÷ π × 180° 0.47465999 ÷ 3.1415926535 × 180° lat = 27.196014°
  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 11771 KachelY 13810 -0.88453167 0.47465999 -50.679932 27.196014
    Oben rechts KachelX + 1 11772 KachelY 13810 -0.88433992 0.47465999 -50.668945 27.196014
    Unten links KachelX 11771 KachelY + 1 13811 -0.88453167 0.47448944 -50.679932 27.186242
    Unten rechts KachelX + 1 11772 KachelY + 1 13811 -0.88433992 0.47448944 -50.668945 27.186242
  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(0.47465999-0.47448944) × R
    0.000170549999999992 × 6371000     		dl = 1086.57404999995m
    Rechte Seite abs(φOR-φUR) × R abs(0.47465999-0.47448944) × R
    0.000170549999999992 × 6371000     		dr = 1086.57404999995m
    Obere Seite abs(λOL-λOR) × cos(φOL) × R abs(-0.88453167--0.88433992) × cos(0.47465999) × R
    0.000191750000000046 × 0.889448169861455 × 6371000     		do = 1086.58479514368m
    Untere Seite abs(λUL-λUR) × cos(φUL) × R abs(-0.88453167--0.88433992) × cos(0.47448944) × R
    0.000191750000000046 × 0.889526104423978 × 6371000     		du = 1086.68000306419m
  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(0.47465999)-sin(0.47448944))×R²
    abs(λ1-λ2)×abs(0.889448169861455-0.889526104423978)×R²
    abs(-0.88433992--0.88453167)×7.79345625232519e-05×R²
    0.000191750000000046×7.79345625232519e-05×6371000²
    0.000191750000000046×7.79345625232519e-05×40589641000000     		ar = 1180706.5696176m²