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 / 20100 / 35204
↖ ↑ ↗
← N 63.699855°
W124.793701°		 ← 135.33 m → N 63.699855°
W124.790954°		 →
↑
135.32 m
↓
↑
135.32 m
↓
N 63.698638°
W124.793701°		 ← 135.33 m →
18 313 m²		 N 63.698638°
W124.790954°
↙ ↓ ↘

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 20100 0…2zoom-1
    Kachel-Y ty 35204 0…2zoom-1
  2. Aus der Kartenposition x=0.153354644775391 y=0.268589019775391 und der Vergrößerungsstufe zoom=17 berechnen wir die Kachelnummer:
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    Kachel-X (tx) floor (x × 2zoom) floor (0.153354644775391 × 217)
    floor (0.153354644775391 × 131072)
    floor (20100.5)     		tx = 20100
    Kachel-Y (ty) floor (y × 2zoom) floor (0.268589019775391 × 217)
    floor (0.268589019775391 × 131072)
    floor (35204.5)     		ty = 35204
    Kachel-Pfad (ti) "zoom/tx/tz" 17 / 20100 / 35204 ti = "17/20100/35204"
  3. Anzeige der Kachel https://a.tile.openstreetmap.org/17/20100/35204.png und Kaffeepause.
  4. Wir berechnen aus der Kachelnummer die Koordinaten der linken oberen Kachelecke.
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    X-Position (x) tx ÷ 2tz 20100 ÷ 217
    20100 ÷ 131072     		x = 0.153350830078125
    Y-Position (y) ty ÷ 2tz 35204 ÷ 217
    35204 ÷ 131072     		y = 0.268585205078125
    Länge (Λ)
    (Merkator)    		 +(x × 2 - 1) × π +(0.153350830078125 × 2 - 1) × π
    -0.69329833984375 × 3.1415926535     		Λ = -2.17806097
    Breite (Φ)
    (Merkator)    		 -(y × 2 - 1) × π -(0.268585205078125 × 2 - 1) × π
    0.46282958984375 × 3.1415926535     		Φ = 1.45402203927554
    Länge (λ) Λ (unverändert) -2.17806097} λ = -2.17806097}
    Breite (φ) 2×atan(exp(Φ))-π/2 2×atan(exp(1.45402203927554))-π/2
    2×atan(4.28029545723581)-π/2
    2×1.34128426563472-π/2
    2.68256853126944-1.57079632675     		φ = 1.11177220
    Länge in Grad λ ÷ π × 180° -2.17806097} ÷ 3.1415926535 × 180° lon = -124.793701°
    Breite in Grad φ ÷ π × 180° 1.11177220 ÷ 3.1415926535 × 180° lat = 63.699855°
  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 20100 KachelY 35204 -2.17806097 1.11177220 -124.793701 63.699855
    Oben rechts KachelX + 1 20101 KachelY 35204 -2.17801303 1.11177220 -124.790954 63.699855
    Unten links KachelX 20100 KachelY + 1 35205 -2.17806097 1.11175096 -124.793701 63.698638
    Unten rechts KachelX + 1 20101 KachelY + 1 35205 -2.17801303 1.11175096 -124.790954 63.698638
  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(1.11177220-1.11175096) × R
    2.12400000001445e-05 × 6371000     		dl = 135.32004000092m
    Rechte Seite abs(φOR-φUR) × R abs(1.11177220-1.11175096) × R
    2.12400000001445e-05 × 6371000     		dr = 135.32004000092m
    Obere Seite abs(λOL-λOR) × cos(φOL) × R abs(-2.17806097--2.17801303) × cos(1.11177220) × R
    4.79400000004127e-05 × 0.443073462089407 × 6371000     		do = 135.326040034184m
    Untere Seite abs(λUL-λUR) × cos(φUL) × R abs(-2.17806097--2.17801303) × cos(1.11175096) × R
    4.79400000004127e-05 × 0.4430925033374 × 6371000     		du = 135.331855721443m
  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(1.11177220)-sin(1.11175096))×R²
    abs(λ1-λ2)×abs(0.443073462089407-0.4430925033374)×R²
    abs(-2.17801303--2.17806097)×1.90412479939006e-05×R²
    4.79400000004127e-05×1.90412479939006e-05×6371000²
    4.79400000004127e-05×1.90412479939006e-05×40589641000000     		ar = 18312.7186408087m²