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
11 / 1310 / 294
↖ ↑ ↗
← N 77.841848°
E 50.273437°		 ← 4 116.59 m → N 77.841848°
E 50.449219°		 →
↑
4 122.80 m
↓
↑
4 122.80 m
↓
N 77.804771°
E 50.273437°		 ← 4 128.96 m →
16 997 388 m²		 N 77.804771°
E 50.449219°
↙ ↓ ↘

Die Berechnung

  1. Aus der URL werden die Kachel-Parameter übernommen:
    Name Parameter Wert Wertebereich Erklärung zum Wertebereich
    Vergrößerungsstufe tz 11 0… Keine obere Grenze. Es sollte aber Kacheln für die gewählte Stufe geben.
    Kachel-X tx 1310 0…2zoom-1
    Kachel-Y ty 294 0…2zoom-1
  2. Aus der Kartenposition x=0.639892578125 y=0.143798828125 und der Vergrößerungsstufe zoom=11 berechnen wir die Kachelnummer:
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    Kachel-X (tx) floor (x × 2zoom) floor (0.639892578125 × 211)
    floor (0.639892578125 × 2048)
    floor (1310.5)     		tx = 1310
    Kachel-Y (ty) floor (y × 2zoom) floor (0.143798828125 × 211)
    floor (0.143798828125 × 2048)
    floor (294.5)     		ty = 294
    Kachel-Pfad (ti) "zoom/tx/tz" 11 / 1310 / 294 ti = "11/1310/294"
  3. Anzeige der Kachel https://a.tile.openstreetmap.org/11/1310/294.png und Kaffeepause.
  4. Wir berechnen aus der Kachelnummer die Koordinaten der linken oberen Kachelecke.
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    X-Position (x) tx ÷ 2tz 1310 ÷ 211
    1310 ÷ 2048     		x = 0.6396484375
    Y-Position (y) ty ÷ 2tz 294 ÷ 211
    294 ÷ 2048     		y = 0.1435546875
    Länge (Λ)
    (Merkator)    		 +(x × 2 - 1) × π +(0.6396484375 × 2 - 1) × π
    0.279296875 × 3.1415926535     		Λ = 0.87743701
    Breite (Φ)
    (Merkator)    		 -(y × 2 - 1) × π -(0.1435546875 × 2 - 1) × π
    0.712890625 × 3.1415926535     		Φ = 2.23961195024902
    Länge (λ) Λ (unverändert) 0.87743701} λ = 0.87743701}
    Breite (φ) 2×atan(exp(Φ))-π/2 2×atan(exp(2.23961195024902))-π/2
    2×atan(9.38968691472055)-π/2
    2×1.46469643293211-π/2
    2.92939286586422-1.57079632675     		φ = 1.35859654
    Länge in Grad λ ÷ π × 180° 0.87743701} ÷ 3.1415926535 × 180° lon = 50.273437°
    Breite in Grad φ ÷ π × 180° 1.35859654 ÷ 3.1415926535 × 180° lat = 77.841848°
  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 1310 KachelY 294 0.87743701 1.35859654 50.273437 77.841848
    Oben rechts KachelX + 1 1311 KachelY 294 0.88050497 1.35859654 50.449219 77.841848
    Unten links KachelX 1310 KachelY + 1 295 0.87743701 1.35794942 50.273437 77.804771
    Unten rechts KachelX + 1 1311 KachelY + 1 295 0.88050497 1.35794942 50.449219 77.804771
  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(1.35859654-1.35794942) × R
    0.000647120000000001 × 6371000     		dl = 4122.80152000001m
    Rechte Seite abs(φOR-φUR) × R abs(1.35859654-1.35794942) × R
    0.000647120000000001 × 6371000     		dr = 4122.80152000001m
    Obere Seite abs(λOL-λOR) × cos(φOL) × R abs(0.87743701-0.88050497) × cos(1.35859654) × R
    0.00306796000000009 × 0.210610853227156 × 6371000     		do = 4116.59408438281m
    Untere Seite abs(λUL-λUR) × cos(φUL) × R abs(0.87743701-0.88050497) × cos(1.35794942) × R
    0.00306796000000009 × 0.211243414171206 × 6371000     		du = 4128.95810361728m
  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(1.35859654)-sin(1.35794942))×R²
    abs(λ1-λ2)×abs(0.210610853227156-0.211243414171206)×R²
    abs(0.88050497-0.87743701)×0.000632560944049954×R²
    0.00306796000000009×0.000632560944049954×6371000²
    0.00306796000000009×0.000632560944049954×40589641000000     		ar = 16997388.1401226m²