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 / 9216 / 7168
↖ ↑ ↗
← N 21.943045°
E 22.500000°		 ← 2 266.28 m → N 21.943045°
E 22.521973°		 →
↑
2 266.42 m
↓
↑
2 266.42 m
↓
N 21.922663°
E 22.500000°		 ← 2 266.60 m →
5 136 703 m²		 N 21.922663°
E 22.521973°
↙ ↓ ↘

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 9216 0…2zoom-1
    Kachel-Y ty 7168 0…2zoom-1
  2. Aus der Kartenposition x=0.562530517578125 y=0.437530517578125 und der Vergrößerungsstufe zoom=14 berechnen wir die Kachelnummer:
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    Kachel-X (tx) floor (x × 2zoom) floor (0.562530517578125 × 214)
    floor (0.562530517578125 × 16384)
    floor (9216.5)     		tx = 9216
    Kachel-Y (ty) floor (y × 2zoom) floor (0.437530517578125 × 214)
    floor (0.437530517578125 × 16384)
    floor (7168.5)     		ty = 7168
    Kachel-Pfad (ti) "zoom/tx/tz" 14 / 9216 / 7168 ti = "14/9216/7168"
  3. Anzeige der Kachel https://a.tile.openstreetmap.org/14/9216/7168.png und Kaffeepause.
  4. Wir berechnen aus der Kachelnummer die Koordinaten der linken oberen Kachelecke.
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    X-Position (x) tx ÷ 2tz 9216 ÷ 214
    9216 ÷ 16384     		x = 0.5625
    Y-Position (y) ty ÷ 2tz 7168 ÷ 214
    7168 ÷ 16384     		y = 0.4375
    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 -(0.4375 × 2 - 1) × π
    0.125 × 3.1415926535     		Φ = 0.3926990816875
    Länge (λ) Λ (unverändert) 0.39269908} λ = 0.39269908}
    Breite (φ) 2×atan(exp(Φ))-π/2 2×atan(exp(0.3926990816875))-π/2
    2×atan(1.48097267047329)-π/2
    2×0.976887359629009-π/2
    1.95377471925802-1.57079632675     		φ = 0.38297839
    Länge in Grad λ ÷ π × 180° 0.39269908} ÷ 3.1415926535 × 180° lon = 22.500000°
    Breite in Grad φ ÷ π × 180° 0.38297839 ÷ 3.1415926535 × 180° lat = 21.943045°
  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 9216 KachelY 7168 0.39269908 0.38297839 22.500000 21.943045
    Oben rechts KachelX + 1 9217 KachelY 7168 0.39308258 0.38297839 22.521973 21.943045
    Unten links KachelX 9216 KachelY + 1 7169 0.39269908 0.38262265 22.500000 21.922663
    Unten rechts KachelX + 1 9217 KachelY + 1 7169 0.39308258 0.38262265 22.521973 21.922663
  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(0.38297839-0.38262265) × R
    0.000355739999999993 × 6371000     		dl = 2266.41953999996m
    Rechte Seite abs(φOR-φUR) × R abs(0.38297839-0.38262265) × R
    0.000355739999999993 × 6371000     		dr = 2266.41953999996m
    Obere Seite abs(λOL-λOR) × cos(φOL) × R abs(0.39269908-0.39308258) × cos(0.38297839) × R
    0.000383500000000037 × 0.927555772393619 × 6371000     		do = 2266.27707624044m
    Untere Seite abs(λUL-λUR) × cos(φUL) × R abs(0.39269908-0.39308258) × cos(0.38262265) × R
    0.000383500000000037 × 0.927688648310687 × 6371000     		du = 2266.60172911178m
  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(0.38297839)-sin(0.38262265))×R²
    abs(λ1-λ2)×abs(0.927555772393619-0.927688648310687)×R²
    abs(0.39308258-0.39269908)×0.000132875917068009×R²
    0.000383500000000037×0.000132875917068009×6371000²
    0.000383500000000037×0.000132875917068009×40589641000000     		ar = 5136702.60262175m²