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 / 225 / 161
↖ ↑ ↗
← N 55.379110°
W 21.796875°		 ← 44.420 km → N 55.379110°
W 21.093750°		 →
↑
44.644 km
↓
↑
44.644 km
↓
N 54.977613°
W 21.796875°		 ← 44.869 km →
1 993.14 km²		 N 54.977613°
W 21.093750°
↙ ↓ ↘

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 225 0…2zoom-1
    Kachel-Y ty 161 0…2zoom-1
  2. Aus der Kartenposition x=0.4404296875 y=0.3154296875 und der Vergrößerungsstufe zoom=9 berechnen wir die Kachelnummer:
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    Kachel-X (tx) floor (x × 2zoom) floor (0.4404296875 × 29)
    floor (0.4404296875 × 512)
    floor (225.5)     		tx = 225
    Kachel-Y (ty) floor (y × 2zoom) floor (0.3154296875 × 29)
    floor (0.3154296875 × 512)
    floor (161.5)     		ty = 161
    Kachel-Pfad (ti) "zoom/tx/tz" 9 / 225 / 161 ti = "9/225/161"
  3. Anzeige der Kachel https://a.tile.openstreetmap.org/9/225/161.png und Kaffeepause.
  4. Wir berechnen aus der Kachelnummer die Koordinaten der linken oberen Kachelecke.
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    X-Position (x) tx ÷ 2tz 225 ÷ 29
    225 ÷ 512     		x = 0.439453125
    Y-Position (y) ty ÷ 2tz 161 ÷ 29
    161 ÷ 512     		y = 0.314453125
    Länge (Λ)
    (Merkator)    		 +(x × 2 - 1) × π +(0.439453125 × 2 - 1) × π
    -0.12109375 × 3.1415926535     		Λ = -0.38042724
    Breite (Φ)
    (Merkator)    		 -(y × 2 - 1) × π -(0.314453125 × 2 - 1) × π
    0.37109375 × 3.1415926535     		Φ = 1.16582539875977
    Länge (λ) Λ (unverändert) -0.38042724} λ = -0.38042724}
    Breite (φ) 2×atan(exp(Φ))-π/2 2×atan(exp(1.16582539875977))-π/2
    2×atan(3.2085701403456)-π/2
    2×1.26867207045967-π/2
    2.53734414091934-1.57079632675     		φ = 0.96654781
    Länge in Grad λ ÷ π × 180° -0.38042724} ÷ 3.1415926535 × 180° lon = -21.796875°
    Breite in Grad φ ÷ π × 180° 0.96654781 ÷ 3.1415926535 × 180° lat = 55.379110°
  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 225 KachelY 161 -0.38042724 0.96654781 -21.796875 55.379110
    Oben rechts KachelX + 1 226 KachelY 161 -0.36815539 0.96654781 -21.093750 55.379110
    Unten links KachelX 225 KachelY + 1 162 -0.38042724 0.95954037 -21.796875 54.977613
    Unten rechts KachelX + 1 226 KachelY + 1 162 -0.36815539 0.95954037 -21.093750 54.977613
  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(0.96654781-0.95954037) × R
    0.00700743999999998 × 6371000     		dl = 44644.4002399998m
    Rechte Seite abs(φOR-φUR) × R abs(0.96654781-0.95954037) × R
    0.00700743999999998 × 6371000     		dr = 44644.4002399998m
    Obere Seite abs(λOL-λOR) × cos(φOL) × R abs(-0.38042724--0.36815539) × cos(0.96654781) × R
    0.01227185 × 0.568143819206898 × 6371000     		do = 44419.7315613943m
    Untere Seite abs(λUL-λUR) × cos(φUL) × R abs(-0.38042724--0.36815539) × cos(0.95954037) × R
    0.01227185 × 0.573896450498898 × 6371000     		du = 44869.4950352257m
  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(0.96654781)-sin(0.95954037))×R²
    abs(λ1-λ2)×abs(0.568143819206898-0.573896450498898)×R²
    abs(-0.36815539--0.38042724)×0.00575263129199999×R²
    0.01227185×0.00575263129199999×6371000²
    0.01227185×0.00575263129199999×40589641000000     		ar = 1993140140.62163m²