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
10 / 576 / 320
↖ ↑ ↗
← N 55.776573°
E 22.500000°		 ← 21.986 km → N 55.776573°
E 22.851562°		 →
↑
22.042 km
↓
↑
22.042 km
↓
N 55.578345°
E 22.500000°		 ← 22.098 km →
485.849 km²		 N 55.578345°
E 22.851562°
↙ ↓ ↘

Die Berechnung

  1. Aus der URL werden die Kachel-Parameter übernommen:
    Name Parameter Wert Wertebereich Erklärung zum Wertebereich
    Vergrößerungsstufe tz 10 0… Keine obere Grenze. Es sollte aber Kacheln für die gewählte Stufe geben.
    Kachel-X tx 576 0…2zoom-1
    Kachel-Y ty 320 0…2zoom-1
  2. Aus der Kartenposition x=0.56298828125 y=0.31298828125 und der Vergrößerungsstufe zoom=10 berechnen wir die Kachelnummer:
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    Kachel-X (tx) floor (x × 2zoom) floor (0.56298828125 × 210)
    floor (0.56298828125 × 1024)
    floor (576.5)     		tx = 576
    Kachel-Y (ty) floor (y × 2zoom) floor (0.31298828125 × 210)
    floor (0.31298828125 × 1024)
    floor (320.5)     		ty = 320
    Kachel-Pfad (ti) "zoom/tx/tz" 10 / 576 / 320 ti = "10/576/320"
  3. Anzeige der Kachel https://a.tile.openstreetmap.org/10/576/320.png und Kaffeepause.
  4. Wir berechnen aus der Kachelnummer die Koordinaten der linken oberen Kachelecke.
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    X-Position (x) tx ÷ 2tz 576 ÷ 210
    576 ÷ 1024     		x = 0.5625
    Y-Position (y) ty ÷ 2tz 320 ÷ 210
    320 ÷ 1024     		y = 0.3125
    Länge (Λ)
    (Merkator)    		 +(x × 2 - 1) × π +(0.5625 × 2 - 1) × π
    0.125 × 3.1415926535     		Λ = 0.39269908
    Breite (Φ)
    (Merkator)    		 -(y × 2 - 1) × π -(0.3125 × 2 - 1) × π
    0.375 × 3.1415926535     		Φ = 1.1780972450625
    Länge (λ) Λ (unverändert) 0.39269908} λ = 0.39269908}
    Breite (φ) 2×atan(exp(Φ))-π/2 2×atan(exp(1.1780972450625))-π/2
    2×atan(3.24818781376435)-π/2
    2×1.27214058571537-π/2
    2.54428117143074-1.57079632675     		φ = 0.97348484
    Länge in Grad λ ÷ π × 180° 0.39269908} ÷ 3.1415926535 × 180° lon = 22.500000°
    Breite in Grad φ ÷ π × 180° 0.97348484 ÷ 3.1415926535 × 180° lat = 55.776573°
  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 576 KachelY 320 0.39269908 0.97348484 22.500000 55.776573
    Oben rechts KachelX + 1 577 KachelY 320 0.39883500 0.97348484 22.851562 55.776573
    Unten links KachelX 576 KachelY + 1 321 0.39269908 0.97002511 22.500000 55.578345
    Unten rechts KachelX + 1 577 KachelY + 1 321 0.39883500 0.97002511 22.851562 55.578345
  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(0.97348484-0.97002511) × R
    0.00345972999999999 × 6371000     		dl = 22041.93983m
    Rechte Seite abs(φOR-φUR) × R abs(0.97348484-0.97002511) × R
    0.00345972999999999 × 6371000     		dr = 22041.93983m
    Obere Seite abs(λOL-λOR) × cos(φOL) × R abs(0.39269908-0.39883500) × cos(0.97348484) × R
    0.00613592000000002 × 0.562421509722991 × 6371000     		do = 21986.1514673046m
    Untere Seite abs(λUL-λUR) × cos(φUL) × R abs(0.39269908-0.39883500) × cos(0.97002511) × R
    0.00613592000000002 × 0.56527881810188 × 6371000     		du = 22097.8492130718m
  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(0.97348484)-sin(0.97002511))×R²
    abs(λ1-λ2)×abs(0.562421509722991-0.56527881810188)×R²
    abs(0.39883500-0.39269908)×0.00285730837888931×R²
    0.00613592000000002×0.00285730837888931×6371000²
    0.00613592000000002×0.00285730837888931×40589641000000     		ar = 485848929.854784m²