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
15 / 12293 / 20483
↖ ↑ ↗
← S 41.004775°
W 44.945069°		 ← 921.92 m → S 41.004775°
W 44.934082°		 →
↑
921.82 m
↓
↑
921.82 m
↓
S 41.013066°
W 44.945069°		 ← 921.80 m →
849 787 m²		 S 41.013066°
W 44.934082°
↙ ↓ ↘

Die Berechnung

  1. Aus der URL werden die Kachel-Parameter übernommen:
    Name Parameter Wert Wertebereich Erklärung zum Wertebereich
    Vergrößerungsstufe tz 15 0… Keine obere Grenze. Es sollte aber Kacheln für die gewählte Stufe geben.
    Kachel-X tx 12293 0…2zoom-1
    Kachel-Y ty 20483 0…2zoom-1
  2. Aus der Kartenposition x=0.375167846679688 y=0.625106811523438 und der Vergrößerungsstufe zoom=15 berechnen wir die Kachelnummer:
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    Kachel-X (tx) floor (x × 2zoom) floor (0.375167846679688 × 215)
    floor (0.375167846679688 × 32768)
    floor (12293.5)     		tx = 12293
    Kachel-Y (ty) floor (y × 2zoom) floor (0.625106811523438 × 215)
    floor (0.625106811523438 × 32768)
    floor (20483.5)     		ty = 20483
    Kachel-Pfad (ti) "zoom/tx/tz" 15 / 12293 / 20483 ti = "15/12293/20483"
  3. Anzeige der Kachel https://a.tile.openstreetmap.org/15/12293/20483.png und Kaffeepause.
  4. Wir berechnen aus der Kachelnummer die Koordinaten der linken oberen Kachelecke.
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    X-Position (x) tx ÷ 2tz 12293 ÷ 215
    12293 ÷ 32768     		x = 0.375152587890625
    Y-Position (y) ty ÷ 2tz 20483 ÷ 215
    20483 ÷ 32768     		y = 0.625091552734375
    Länge (Λ)
    (Merkator)    		 +(x × 2 - 1) × π +(0.375152587890625 × 2 - 1) × π
    -0.24969482421875 × 3.1415926535     		Λ = -0.78443943
    Breite (Φ)
    (Merkator)    		 -(y × 2 - 1) × π -(0.625091552734375 × 2 - 1) × π
    -0.25018310546875 × 3.1415926535     		Φ = -0.785973406170441
    Länge (λ) Λ (unverändert) -0.78443943} λ = -0.78443943}
    Breite (φ) 2×atan(exp(Φ))-π/2 2×atan(exp(-0.785973406170441))-π/2
    2×atan(0.455675928074536)-π/2
    2×0.427563993326549-π/2
    0.855127986653097-1.57079632675     		φ = -0.71566834
    Länge in Grad λ ÷ π × 180° -0.78443943} ÷ 3.1415926535 × 180° lon = -44.945069°
    Breite in Grad φ ÷ π × 180° -0.71566834 ÷ 3.1415926535 × 180° lat = -41.004775°
  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 12293 KachelY 20483 -0.78443943 -0.71566834 -44.945069 -41.004775
    Oben rechts KachelX + 1 12294 KachelY 20483 -0.78424768 -0.71566834 -44.934082 -41.004775
    Unten links KachelX 12293 KachelY + 1 20484 -0.78443943 -0.71581303 -44.945069 -41.013066
    Unten rechts KachelX + 1 12294 KachelY + 1 20484 -0.78424768 -0.71581303 -44.934082 -41.013066
  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(-0.71566834--0.71581303) × R
    0.000144689999999947 × 6371000     		dl = 921.819989999665m
    Rechte Seite abs(φOR-φUR) × R abs(-0.71566834--0.71581303) × R
    0.000144689999999947 × 6371000     		dr = 921.819989999665m
    Obere Seite abs(λOL-λOR) × cos(φOL) × R abs(-0.78443943--0.78424768) × cos(-0.71566834) × R
    0.000191750000000046 × 0.754654897258001 × 6371000     		do = 921.916042695312m
    Untere Seite abs(λUL-λUR) × cos(φUL) × R abs(-0.78443943--0.78424768) × cos(-0.71581303) × R
    0.000191750000000046 × 0.754559955076964 × 6371000     		du = 921.800057600478m
  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(-0.71566834)-sin(-0.71581303))×R²
    abs(λ1-λ2)×abs(0.754654897258001-0.754559955076964)×R²
    abs(-0.78424768--0.78443943)×9.49421810361173e-05×R²
    0.000191750000000046×9.49421810361173e-05×6371000²
    0.000191750000000046×9.49421810361173e-05×40589641000000     		ar = 849787.180050473m²