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
14 / 7302 / 4538
↖ ↑ ↗
← N 62.329209°
W 19.555664°		 ← 1 134.64 m → N 62.329209°
W 19.533691°		 →
↑
1 134.80 m
↓
↑
1 134.80 m
↓
N 62.319003°
W 19.555664°		 ← 1 135.02 m →
1 287 806 m²		 N 62.319003°
W 19.533691°
↙ ↓ ↘

Die Berechnung

  1. Aus der URL werden die Kachel-Parameter übernommen:
    Name Parameter Wert Wertebereich Erklärung zum Wertebereich
    Vergrößerungsstufe tz 14 0… Keine obere Grenze. Es sollte aber Kacheln für die gewählte Stufe geben.
    Kachel-X tx 7302 0…2zoom-1
    Kachel-Y ty 4538 0…2zoom-1
  2. Aus der Kartenposition x=0.445709228515625 y=0.277008056640625 und der Vergrößerungsstufe zoom=14 berechnen wir die Kachelnummer:
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    Kachel-X (tx) floor (x × 2zoom) floor (0.445709228515625 × 214)
    floor (0.445709228515625 × 16384)
    floor (7302.5)     		tx = 7302
    Kachel-Y (ty) floor (y × 2zoom) floor (0.277008056640625 × 214)
    floor (0.277008056640625 × 16384)
    floor (4538.5)     		ty = 4538
    Kachel-Pfad (ti) "zoom/tx/tz" 14 / 7302 / 4538 ti = "14/7302/4538"
  3. Anzeige der Kachel https://a.tile.openstreetmap.org/14/7302/4538.png und Kaffeepause.
  4. Wir berechnen aus der Kachelnummer die Koordinaten der linken oberen Kachelecke.
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    X-Position (x) tx ÷ 2tz 7302 ÷ 214
    7302 ÷ 16384     		x = 0.4456787109375
    Y-Position (y) ty ÷ 2tz 4538 ÷ 214
    4538 ÷ 16384     		y = 0.2769775390625
    Länge (Λ)
    (Merkator)    		 +(x × 2 - 1) × π +(0.4456787109375 × 2 - 1) × π
    -0.108642578125 × 3.1415926535     		Λ = -0.34131073
    Breite (Φ)
    (Merkator)    		 -(y × 2 - 1) × π -(0.2769775390625 × 2 - 1) × π
    0.446044921875 × 3.1415926535     		Φ = 1.40129144969348
    Länge (λ) Λ (unverändert) -0.34131073} λ = -0.34131073}
    Breite (φ) 2×atan(exp(Φ))-π/2 2×atan(exp(1.40129144969348))-π/2
    2×atan(4.06044043677215)-π/2
    2×1.32932311688624-π/2
    2.65864623377247-1.57079632675     		φ = 1.08784991
    Länge in Grad λ ÷ π × 180° -0.34131073} ÷ 3.1415926535 × 180° lon = -19.555664°
    Breite in Grad φ ÷ π × 180° 1.08784991 ÷ 3.1415926535 × 180° lat = 62.329209°
  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 7302 KachelY 4538 -0.34131073 1.08784991 -19.555664 62.329209
    Oben rechts KachelX + 1 7303 KachelY 4538 -0.34092723 1.08784991 -19.533691 62.329209
    Unten links KachelX 7302 KachelY + 1 4539 -0.34131073 1.08767179 -19.555664 62.319003
    Unten rechts KachelX + 1 7303 KachelY + 1 4539 -0.34092723 1.08767179 -19.533691 62.319003
  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(1.08784991-1.08767179) × R
    0.00017812000000017 × 6371000     		dl = 1134.80252000109m
    Rechte Seite abs(φOR-φUR) × R abs(1.08784991-1.08767179) × R
    0.00017812000000017 × 6371000     		dr = 1134.80252000109m
    Obere Seite abs(λOL-λOR) × cos(φOL) × R abs(-0.34131073--0.34092723) × cos(1.08784991) × R
    0.000383499999999981 × 0.464390624060615 × 6371000     		do = 1134.63562736883m
    Untere Seite abs(λUL-λUR) × cos(φUL) × R abs(-0.34131073--0.34092723) × cos(1.08767179) × R
    0.000383499999999981 × 0.464548365194198 × 6371000     		du = 1135.02103288908m
  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(1.08784991)-sin(1.08767179))×R²
    abs(λ1-λ2)×abs(0.464390624060615-0.464548365194198)×R²
    abs(-0.34092723--0.34131073)×0.0001577411335833×R²
    0.000383499999999981×0.0001577411335833×6371000²
    0.000383499999999981×0.0001577411335833×40589641000000     		ar = 1287806.05220397m²