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 / 3642 / 5391
↖ ↑ ↗
← S 49.353756°
W 19.951172°		 ← 3 183 m → S 49.353756°
W 19.907227°		 →
↑
3 182.06 m
↓
↑
3 182.06 m
↓
S 49.382373°
W 19.951172°		 ← 3 181.15 m →
10 125 541 m²		 S 49.382373°
W 19.907227°
↙ ↓ ↘

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 3642 0…2zoom-1
    Kachel-Y ty 5391 0…2zoom-1
  2. Aus der Kartenposition x=0.44464111328125 y=0.65814208984375 und der Vergrößerungsstufe zoom=13 berechnen wir die Kachelnummer:
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    Kachel-X (tx) floor (x × 2zoom) floor (0.44464111328125 × 213)
    floor (0.44464111328125 × 8192)
    floor (3642.5)     		tx = 3642
    Kachel-Y (ty) floor (y × 2zoom) floor (0.65814208984375 × 213)
    floor (0.65814208984375 × 8192)
    floor (5391.5)     		ty = 5391
    Kachel-Pfad (ti) "zoom/tx/tz" 13 / 3642 / 5391 ti = "13/3642/5391"
  3. Anzeige der Kachel https://a.tile.openstreetmap.org/13/3642/5391.png und Kaffeepause.
  4. Wir berechnen aus der Kachelnummer die Koordinaten der linken oberen Kachelecke.
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    X-Position (x) tx ÷ 2tz 3642 ÷ 213
    3642 ÷ 8192     		x = 0.444580078125
    Y-Position (y) ty ÷ 2tz 5391 ÷ 213
    5391 ÷ 8192     		y = 0.6580810546875
    Länge (Λ)
    (Merkator)    		 +(x × 2 - 1) × π +(0.444580078125 × 2 - 1) × π
    -0.11083984375 × 3.1415926535     		Λ = -0.34821364
    Breite (Φ)
    (Merkator)    		 -(y × 2 - 1) × π -(0.6580810546875 × 2 - 1) × π
    -0.316162109375 × 3.1415926535     		Φ = -0.993252560127563
    Länge (λ) Λ (unverändert) -0.34821364} λ = -0.34821364}
    Breite (φ) 2×atan(exp(Φ))-π/2 2×atan(exp(-0.993252560127563))-π/2
    2×atan(0.370370078845567)-π/2
    2×0.354705395651951-π/2
    0.709410791303902-1.57079632675     		φ = -0.86138554
    Länge in Grad λ ÷ π × 180° -0.34821364} ÷ 3.1415926535 × 180° lon = -19.951172°
    Breite in Grad φ ÷ π × 180° -0.86138554 ÷ 3.1415926535 × 180° lat = -49.353756°
  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 3642 KachelY 5391 -0.34821364 -0.86138554 -19.951172 -49.353756
    Oben rechts KachelX + 1 3643 KachelY 5391 -0.34744665 -0.86138554 -19.907227 -49.353756
    Unten links KachelX 3642 KachelY + 1 5392 -0.34821364 -0.86188500 -19.951172 -49.382373
    Unten rechts KachelX + 1 3643 KachelY + 1 5392 -0.34744665 -0.86188500 -19.907227 -49.382373
  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(-0.86138554--0.86188500) × R
    0.000499460000000007 × 6371000     		dl = 3182.05966000005m
    Rechte Seite abs(φOR-φUR) × R abs(-0.86138554--0.86188500) × R
    0.000499460000000007 × 6371000     		dr = 3182.05966000005m
    Obere Seite abs(λOL-λOR) × cos(φOL) × R abs(-0.34821364--0.34744665) × cos(-0.86138554) × R
    0.000766989999999967 × 0.651386821066532 × 6371000     		do = 3182.9973303359m
    Untere Seite abs(λUL-λUR) × cos(φUL) × R abs(-0.34821364--0.34744665) × cos(-0.86188500) × R
    0.000766989999999967 × 0.651007776650759 × 6371000     		du = 3181.14513234162m
  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(-0.86138554)-sin(-0.86188500))×R²
    abs(λ1-λ2)×abs(0.651386821066532-0.651007776650759)×R²
    abs(-0.34744665--0.34821364)×0.000379044415772523×R²
    0.000766989999999967×0.000379044415772523×6371000²
    0.000766989999999967×0.000379044415772523×40589641000000     		ar = 10125540.7109836m²