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
13 / 3630 / 5390
↖ ↑ ↗
← S 49.325122°
W 20.478515°		 ← 3 184.85 m → S 49.325122°
W 20.434570°		 →
↑
3 183.97 m
↓
↑
3 183.97 m
↓
S 49.353756°
W 20.478515°		 ← 3 183 m →
10 137 520 m²		 S 49.353756°
W 20.434570°
↙ ↓ ↘

Die Berechnung

  1. Aus der URL werden die Kachel-Parameter übernommen:
    Name Parameter Wert Wertebereich Erklärung zum Wertebereich
    Vergrößerungsstufe tz 13 0… Keine obere Grenze. Es sollte aber Kacheln für die gewählte Stufe geben.
    Kachel-X tx 3630 0…2zoom-1
    Kachel-Y ty 5390 0…2zoom-1
  2. Aus der Kartenposition x=0.44317626953125 y=0.65802001953125 und der Vergrößerungsstufe zoom=13 berechnen wir die Kachelnummer:
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    Kachel-X (tx) floor (x × 2zoom) floor (0.44317626953125 × 213)
    floor (0.44317626953125 × 8192)
    floor (3630.5)     		tx = 3630
    Kachel-Y (ty) floor (y × 2zoom) floor (0.65802001953125 × 213)
    floor (0.65802001953125 × 8192)
    floor (5390.5)     		ty = 5390
    Kachel-Pfad (ti) "zoom/tx/tz" 13 / 3630 / 5390 ti = "13/3630/5390"
  3. Anzeige der Kachel https://a.tile.openstreetmap.org/13/3630/5390.png und Kaffeepause.
  4. Wir berechnen aus der Kachelnummer die Koordinaten der linken oberen Kachelecke.
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    X-Position (x) tx ÷ 2tz 3630 ÷ 213
    3630 ÷ 8192     		x = 0.443115234375
    Y-Position (y) ty ÷ 2tz 5390 ÷ 213
    5390 ÷ 8192     		y = 0.657958984375
    Länge (Λ)
    (Merkator)    		 +(x × 2 - 1) × π +(0.443115234375 × 2 - 1) × π
    -0.11376953125 × 3.1415926535     		Λ = -0.35741752
    Breite (Φ)
    (Merkator)    		 -(y × 2 - 1) × π -(0.657958984375 × 2 - 1) × π
    -0.31591796875 × 3.1415926535     		Φ = -0.992485569733643
    Länge (λ) Λ (unverändert) -0.35741752} λ = -0.35741752}
    Breite (φ) 2×atan(exp(Φ))-π/2 2×atan(exp(-0.992485569733643))-π/2
    2×atan(0.370654258105687)-π/2
    2×0.354955272060938-π/2
    0.709910544121876-1.57079632675     		φ = -0.86088578
    Länge in Grad λ ÷ π × 180° -0.35741752} ÷ 3.1415926535 × 180° lon = -20.478515°
    Breite in Grad φ ÷ π × 180° -0.86088578 ÷ 3.1415926535 × 180° lat = -49.325122°
  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 3630 KachelY 5390 -0.35741752 -0.86088578 -20.478515 -49.325122
    Oben rechts KachelX + 1 3631 KachelY 5390 -0.35665053 -0.86088578 -20.434570 -49.325122
    Unten links KachelX 3630 KachelY + 1 5391 -0.35741752 -0.86138554 -20.478515 -49.353756
    Unten rechts KachelX + 1 3631 KachelY + 1 5391 -0.35665053 -0.86138554 -20.434570 -49.353756
  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(-0.86088578--0.86138554) × R
    0.00049975999999996 × 6371000     		dl = 3183.97095999975m
    Rechte Seite abs(φOR-φUR) × R abs(-0.86088578--0.86138554) × R
    0.00049975999999996 × 6371000     		dr = 3183.97095999975m
    Obere Seite abs(λOL-λOR) × cos(φOL) × R abs(-0.35741752--0.35665053) × cos(-0.86088578) × R
    0.000766989999999967 × 0.651765930513245 × 6371000     		do = 3184.84984610344m
    Untere Seite abs(λUL-λUR) × cos(φUL) × R abs(-0.35741752--0.35665053) × cos(-0.86138554) × R
    0.000766989999999967 × 0.651386821066532 × 6371000     		du = 3182.9973303359m
  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(-0.86088578)-sin(-0.86138554))×R²
    abs(λ1-λ2)×abs(0.651765930513245-0.651386821066532)×R²
    abs(-0.35665053--0.35741752)×0.000379109446713266×R²
    0.000766989999999967×0.000379109446713266×6371000²
    0.000766989999999967×0.000379109446713266×40589641000000     		ar = 10137520.4547468m²