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 / 75 / 57
↖ ↑ ↗
← N 80.058050°
W127.265625°		 ← 13.498 km → N 80.058050°
W126.562500°		 →
↑
13.580 km
↓
↑
13.580 km
↓
N 79.935918°
W127.265625°		 ← 13.663 km →
184.430 km²		 N 79.935918°
W126.562500°
↙ ↓ ↘

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 75 0…2zoom-1
    Kachel-Y ty 57 0…2zoom-1
  2. Aus der Kartenposition x=0.1474609375 y=0.1123046875 und der Vergrößerungsstufe zoom=9 berechnen wir die Kachelnummer:
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    Kachel-X (tx) floor (x × 2zoom) floor (0.1474609375 × 29)
    floor (0.1474609375 × 512)
    floor (75.5)     		tx = 75
    Kachel-Y (ty) floor (y × 2zoom) floor (0.1123046875 × 29)
    floor (0.1123046875 × 512)
    floor (57.5)     		ty = 57
    Kachel-Pfad (ti) "zoom/tx/tz" 9 / 75 / 57 ti = "9/75/57"
  3. Anzeige der Kachel https://a.tile.openstreetmap.org/9/75/57.png und Kaffeepause.
  4. Wir berechnen aus der Kachelnummer die Koordinaten der linken oberen Kachelecke.
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    X-Position (x) tx ÷ 2tz 75 ÷ 29
    75 ÷ 512     		x = 0.146484375
    Y-Position (y) ty ÷ 2tz 57 ÷ 29
    57 ÷ 512     		y = 0.111328125
    Länge (Λ)
    (Merkator)    		 +(x × 2 - 1) × π +(0.146484375 × 2 - 1) × π
    -0.70703125 × 3.1415926535     		Λ = -2.22120418
    Breite (Φ)
    (Merkator)    		 -(y × 2 - 1) × π -(0.111328125 × 2 - 1) × π
    0.77734375 × 3.1415926535     		Φ = 2.44209741424414
    Länge (λ) Λ (unverändert) -2.22120418} λ = -2.22120418}
    Breite (φ) 2×atan(exp(Φ))-π/2 2×atan(exp(2.44209741424414))-π/2
    2×atan(11.4971297153185)-π/2
    2×1.48403644218364-π/2
    2.96807288436728-1.57079632675     		φ = 1.39727656
    Länge in Grad λ ÷ π × 180° -2.22120418} ÷ 3.1415926535 × 180° lon = -127.265625°
    Breite in Grad φ ÷ π × 180° 1.39727656 ÷ 3.1415926535 × 180° lat = 80.058050°
  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 75 KachelY 57 -2.22120418 1.39727656 -127.265625 80.058050
    Oben rechts KachelX + 1 76 KachelY 57 -2.20893233 1.39727656 -126.562500 80.058050
    Unten links KachelX 75 KachelY + 1 58 -2.22120418 1.39514496 -127.265625 79.935918
    Unten rechts KachelX + 1 76 KachelY + 1 58 -2.20893233 1.39514496 -126.562500 79.935918
  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(1.39727656-1.39514496) × R
    0.00213159999999979 × 6371000     		dl = 13580.4235999987m
    Rechte Seite abs(φOR-φUR) × R abs(1.39727656-1.39514496) × R
    0.00213159999999979 × 6371000     		dr = 13580.4235999987m
    Obere Seite abs(λOL-λOR) × cos(φOL) × R abs(-2.22120418--2.20893233) × cos(1.39727656) × R
    0.0122718499999999 × 0.172650322461766 × 6371000     		do = 13498.485275164m
    Untere Seite abs(λUL-λUR) × cos(φUL) × R abs(-2.22120418--2.20893233) × cos(1.39514496) × R
    0.0122718499999999 × 0.174749518782549 × 6371000     		du = 13662.6087486782m
  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(1.39727656)-sin(1.39514496))×R²
    abs(λ1-λ2)×abs(0.172650322461766-0.174749518782549)×R²
    abs(-2.20893233--2.22120418)×0.00209919632078348×R²
    0.0122718499999999×0.00209919632078348×6371000²
    0.0122718499999999×0.00209919632078348×40589641000000     		ar = 184429650.974624m²