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 / 12576 / 4384
↖ ↑ ↗
← N 78.560488°
W 41.835938°		 ← 242.29 m → N 78.560488°
W 41.824951°		 →
↑
242.29 m
↓
↑
242.29 m
↓
N 78.558309°
W 41.835938°		 ← 242.34 m →
58 710 m²		 N 78.558309°
W 41.824951°
↙ ↓ ↘

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 12576 0…2zoom-1
    Kachel-Y ty 4384 0…2zoom-1
  2. Aus der Kartenposition x=0.383804321289062 y=0.133804321289062 und der Vergrößerungsstufe zoom=15 berechnen wir die Kachelnummer:
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    Kachel-X (tx) floor (x × 2zoom) floor (0.383804321289062 × 215)
    floor (0.383804321289062 × 32768)
    floor (12576.5)     		tx = 12576
    Kachel-Y (ty) floor (y × 2zoom) floor (0.133804321289062 × 215)
    floor (0.133804321289062 × 32768)
    floor (4384.5)     		ty = 4384
    Kachel-Pfad (ti) "zoom/tx/tz" 15 / 12576 / 4384 ti = "15/12576/4384"
  3. Anzeige der Kachel https://a.tile.openstreetmap.org/15/12576/4384.png und Kaffeepause.
  4. Wir berechnen aus der Kachelnummer die Koordinaten der linken oberen Kachelecke.
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    X-Position (x) tx ÷ 2tz 12576 ÷ 215
    12576 ÷ 32768     		x = 0.3837890625
    Y-Position (y) ty ÷ 2tz 4384 ÷ 215
    4384 ÷ 32768     		y = 0.1337890625
    Länge (Λ)
    (Merkator)    		 +(x × 2 - 1) × π +(0.3837890625 × 2 - 1) × π
    -0.232421875 × 3.1415926535     		Λ = -0.73017486
    Breite (Φ)
    (Merkator)    		 -(y × 2 - 1) × π -(0.1337890625 × 2 - 1) × π
    0.732421875 × 3.1415926535     		Φ = 2.3009711817627
    Länge (λ) Λ (unverändert) -0.73017486} λ = -0.73017486}
    Breite (φ) 2×atan(exp(Φ))-π/2 2×atan(exp(2.3009711817627))-π/2
    2×atan(9.98387390423035)-π/2
    2×1.47096775465594-π/2
    2.94193550931187-1.57079632675     		φ = 1.37113918
    Länge in Grad λ ÷ π × 180° -0.73017486} ÷ 3.1415926535 × 180° lon = -41.835938°
    Breite in Grad φ ÷ π × 180° 1.37113918 ÷ 3.1415926535 × 180° lat = 78.560488°
  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 12576 KachelY 4384 -0.73017486 1.37113918 -41.835938 78.560488
    Oben rechts KachelX + 1 12577 KachelY 4384 -0.72998311 1.37113918 -41.824951 78.560488
    Unten links KachelX 12576 KachelY + 1 4385 -0.73017486 1.37110115 -41.835938 78.558309
    Unten rechts KachelX + 1 12577 KachelY + 1 4385 -0.72998311 1.37110115 -41.824951 78.558309
  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(1.37113918-1.37110115) × R
    3.80299999998002e-05 × 6371000     		dl = 242.289129998727m
    Rechte Seite abs(φOR-φUR) × R abs(1.37113918-1.37110115) × R
    3.80299999998002e-05 × 6371000     		dr = 242.289129998727m
    Obere Seite abs(λOL-λOR) × cos(φOL) × R abs(-0.73017486--0.72998311) × cos(1.37113918) × R
    0.000191749999999935 × 0.198333300157594 × 6371000     		do = 242.291744054466m
    Untere Seite abs(λUL-λUR) × cos(φUL) × R abs(-0.73017486--0.72998311) × cos(1.37110115) × R
    0.000191749999999935 × 0.198370574534318 × 6371000     		du = 242.337279896091m
  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(1.37113918)-sin(1.37110115))×R²
    abs(λ1-λ2)×abs(0.198333300157594-0.198370574534318)×R²
    abs(-0.72998311--0.73017486)×3.72743767238781e-05×R²
    0.000191749999999935×3.72743767238781e-05×6371000²
    0.000191749999999935×3.72743767238781e-05×40589641000000     		ar = 58710.1722991326m²