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
7 / 15 / 48
↖ ↑ ↗
← N 40.979898°
W137.812500°		 ← 236.097 km → N 40.979898°
W135.000000°		 →
↑
239.882 km
↓
↑
239.882 km
↓
N 38.822591°
W137.812500°		 ← 243.650 km →
57 547.9 km²		 N 38.822591°
W135.000000°
↙ ↓ ↘

Die Berechnung

  1. Aus der URL werden die Kachel-Parameter übernommen:
    Name Parameter Wert Wertebereich Erklärung zum Wertebereich
    Vergrößerungsstufe tz 7 0… Keine obere Grenze. Es sollte aber Kacheln für die gewählte Stufe geben.
    Kachel-X tx 15 0…2zoom-1
    Kachel-Y ty 48 0…2zoom-1
  2. Aus der Kartenposition x=0.12109375 y=0.37890625 und der Vergrößerungsstufe zoom=7 berechnen wir die Kachelnummer:
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    Kachel-X (tx) floor (x × 2zoom) floor (0.12109375 × 27)
    floor (0.12109375 × 128)
    floor (15.5)     		tx = 15
    Kachel-Y (ty) floor (y × 2zoom) floor (0.37890625 × 27)
    floor (0.37890625 × 128)
    floor (48.5)     		ty = 48
    Kachel-Pfad (ti) "zoom/tx/tz" 7 / 15 / 48 ti = "7/15/48"
  3. Anzeige der Kachel https://a.tile.openstreetmap.org/7/15/48.png und Kaffeepause.
  4. Wir berechnen aus der Kachelnummer die Koordinaten der linken oberen Kachelecke.
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    X-Position (x) tx ÷ 2tz 15 ÷ 27
    15 ÷ 128     		x = 0.1171875
    Y-Position (y) ty ÷ 2tz 48 ÷ 27
    48 ÷ 128     		y = 0.375
    Länge (Λ)
    (Merkator)    		 +(x × 2 - 1) × π +(0.1171875 × 2 - 1) × π
    -0.765625 × 3.1415926535     		Λ = -2.40528188
    Breite (Φ)
    (Merkator)    		 -(y × 2 - 1) × π -(0.375 × 2 - 1) × π
    0.25 × 3.1415926535     		Φ = 0.785398163375
    Länge (λ) Λ (unverändert) -2.40528188} λ = -2.40528188}
    Breite (φ) 2×atan(exp(Φ))-π/2 2×atan(exp(0.785398163375))-π/2
    2×atan(2.19328005068878)-π/2
    2×1.14301523761224-π/2
    2.28603047522449-1.57079632675     		φ = 0.71523415
    Länge in Grad λ ÷ π × 180° -2.40528188} ÷ 3.1415926535 × 180° lon = -137.812500°
    Breite in Grad φ ÷ π × 180° 0.71523415 ÷ 3.1415926535 × 180° lat = 40.979898°
  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 15 KachelY 48 -2.40528188 0.71523415 -137.812500 40.979898
    Oben rechts KachelX + 1 16 KachelY 48 -2.35619449 0.71523415 -135.000000 40.979898
    Unten links KachelX 15 KachelY + 1 49 -2.40528188 0.67758204 -137.812500 38.822591
    Unten rechts KachelX + 1 16 KachelY + 1 49 -2.35619449 0.67758204 -135.000000 38.822591
  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(0.71523415-0.67758204) × R
    0.03765211 × 6371000     		dl = 239881.59281m
    Rechte Seite abs(φOR-φUR) × R abs(0.71523415-0.67758204) × R
    0.03765211 × 6371000     		dr = 239881.59281m
    Obere Seite abs(λOL-λOR) × cos(φOL) × R abs(-2.40528188--2.35619449) × cos(0.71523415) × R
    0.04908739 × 0.754939707695381 × 6371000     		do = 236096.644516141m
    Untere Seite abs(λUL-λUR) × cos(φUL) × R abs(-2.40528188--2.35619449) × cos(0.67758204) × R
    0.04908739 × 0.779090840599552 × 6371000     		du = 243649.567460603m
  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(0.71523415)-sin(0.67758204))×R²
    abs(λ1-λ2)×abs(0.754939707695381-0.779090840599552)×R²
    abs(-2.35619449--2.40528188)×0.0241511329041711×R²
    0.04908739×0.0241511329041711×6371000²
    0.04908739×0.0241511329041711×40589641000000     		ar = 57547941617.8948m²