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
9 / 118 / 94
↖ ↑ ↗
← N 74.402163°
W 97.031250°		 ← 21.022 km → N 74.402163°
W 96.328125°		 →
↑
21.147 km
↓
↑
21.147 km
↓
N 74.211983°
W 97.031250°		 ← 21.272 km →
447.204 km²		 N 74.211983°
W 96.328125°
↙ ↓ ↘

Die Berechnung

  1. Aus der URL werden die Kachel-Parameter übernommen:
    Name Parameter Wert Wertebereich Erklärung zum Wertebereich
    Vergrößerungsstufe tz 9 0… Keine obere Grenze. Es sollte aber Kacheln für die gewählte Stufe geben.
    Kachel-X tx 118 0…2zoom-1
    Kachel-Y ty 94 0…2zoom-1
  2. Aus der Kartenposition x=0.2314453125 y=0.1845703125 und der Vergrößerungsstufe zoom=9 berechnen wir die Kachelnummer:
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    Kachel-X (tx) floor (x × 2zoom) floor (0.2314453125 × 29)
    floor (0.2314453125 × 512)
    floor (118.5)     		tx = 118
    Kachel-Y (ty) floor (y × 2zoom) floor (0.1845703125 × 29)
    floor (0.1845703125 × 512)
    floor (94.5)     		ty = 94
    Kachel-Pfad (ti) "zoom/tx/tz" 9 / 118 / 94 ti = "9/118/94"
  3. Anzeige der Kachel https://a.tile.openstreetmap.org/9/118/94.png und Kaffeepause.
  4. Wir berechnen aus der Kachelnummer die Koordinaten der linken oberen Kachelecke.
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    X-Position (x) tx ÷ 2tz 118 ÷ 29
    118 ÷ 512     		x = 0.23046875
    Y-Position (y) ty ÷ 2tz 94 ÷ 29
    94 ÷ 512     		y = 0.18359375
    Länge (Λ)
    (Merkator)    		 +(x × 2 - 1) × π +(0.23046875 × 2 - 1) × π
    -0.5390625 × 3.1415926535     		Λ = -1.69351479
    Breite (Φ)
    (Merkator)    		 -(y × 2 - 1) × π -(0.18359375 × 2 - 1) × π
    0.6328125 × 3.1415926535     		Φ = 1.98803910104297
    Länge (λ) Λ (unverändert) -1.69351479} λ = -1.69351479}
    Breite (φ) 2×atan(exp(Φ))-π/2 2×atan(exp(1.98803910104297))-π/2
    2×atan(7.30120279516622)-π/2
    2×1.43467951736315-π/2
    2.8693590347263-1.57079632675     		φ = 1.29856271
    Länge in Grad λ ÷ π × 180° -1.69351479} ÷ 3.1415926535 × 180° lon = -97.031250°
    Breite in Grad φ ÷ π × 180° 1.29856271 ÷ 3.1415926535 × 180° lat = 74.402163°
  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 118 KachelY 94 -1.69351479 1.29856271 -97.031250 74.402163
    Oben rechts KachelX + 1 119 KachelY 94 -1.68124294 1.29856271 -96.328125 74.402163
    Unten links KachelX 118 KachelY + 1 95 -1.69351479 1.29524344 -97.031250 74.211983
    Unten rechts KachelX + 1 119 KachelY + 1 95 -1.68124294 1.29524344 -96.328125 74.211983
  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(1.29856271-1.29524344) × R
    0.00331926999999999 × 6371000     		dl = 21147.0691699999m
    Rechte Seite abs(φOR-φUR) × R abs(1.29856271-1.29524344) × R
    0.00331926999999999 × 6371000     		dr = 21147.0691699999m
    Obere Seite abs(λOL-λOR) × cos(φOL) × R abs(-1.69351479--1.68124294) × cos(1.29856271) × R
    0.0122718500000001 × 0.268883464392247 × 6371000     		do = 21022.3730432804m
    Untere Seite abs(λUL-λUR) × cos(φUL) × R abs(-1.69351479--1.68124294) × cos(1.29524344) × R
    0.0122718500000001 × 0.272079007608098 × 6371000     		du = 21272.213254583m
  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(1.29856271)-sin(1.29524344))×R²
    abs(λ1-λ2)×abs(0.268883464392247-0.272079007608098)×R²
    abs(-1.68124294--1.69351479)×0.0031955432158508×R²
    0.0122718500000001×0.0031955432158508×6371000²
    0.0122718500000001×0.0031955432158508×40589641000000     		ar = 447203681.569668m²