Die Mathematik von Kartenkacheln interaktiv erklärt

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← S 66.513260°
E  0.000000°		 ← 3 988.374 km → S 66.513260°
E 90.000000°		 →
↑
2 061.317 km
↓
↑
2 061.317 km
↓
S 85.051129°
E  0.000000°		 ← 863.318 km →
5 044 521 km²		 S 85.051129°
E 90.000000°
     

Die Berechnung

  1. Aus der URL werden die Kachel-Parameter übernommen:
    Name Parameter Wert Wertebereich Erklärung zum Wertebereich
    Vergrößerungsstufe tz 2 0… Keine obere Grenze. Es sollte aber Kacheln für die gewählte Stufe geben.
    Kachel-X tx 2 0…2zoom-1
    Kachel-Y ty 3 0…2zoom-1
  2. Aus der Kartenposition x=0.625 y=0.875 und der Vergrößerungsstufe zoom=2 berechnen wir die Kachelnummer:
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    Kachel-X (tx) floor (x × 2zoom) floor (0.625 × 22)
    floor (0.625 × 4)
    floor (2.5)     		tx = 2
    Kachel-Y (ty) floor (y × 2zoom) floor (0.875 × 22)
    floor (0.875 × 4)
    floor (3.5)     		ty = 3
    Kachel-Pfad (ti) "zoom/tx/tz" 2 / 2 / 3 ti = "2/2/3"
  3. Anzeige der Kachel https://a.tile.openstreetmap.org/2/2/3.png und Kaffeepause.
  4. Wir berechnen aus der Kachelnummer die Koordinaten der linken oberen Kachelecke.
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    X-Position (x) tx ÷ 2tz 2 ÷ 22
    2 ÷ 4     		x = 0.5
    Y-Position (y) ty ÷ 2tz 3 ÷ 22
    3 ÷ 4     		y = 0.75
    Länge (Λ)
    (Merkator)    		 +(x × 2 - 1) × π +(0.5 × 2 - 1) × π
    0 × 3.1415926535     		Λ = 0.00000000
    Breite (Φ)
    (Merkator)    		 -(y × 2 - 1) × π -(0.75 × 2 - 1) × π
    -0.5 × 3.1415926535     		Φ = -1.57079632675
    Länge (λ) Λ (unverändert) 0.00000000} λ = 0.00000000}
    Breite (φ) 2×atan(exp(Φ))-π/2 2×atan(exp(-1.57079632675))-π/2
    2×atan(0.207879576360095)-π/2
    2×0.204960467921993-π/2
    0.409920935843985-1.57079632675     		φ = -1.16087539
    Länge in Grad λ ÷ π × 180° 0.00000000} ÷ 3.1415926535 × 180° lon = 0.000000°
    Breite in Grad φ ÷ π × 180° -1.16087539 ÷ 3.1415926535 × 180° lat = -66.513260°
  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 2 KachelY 3 0.00000000 -1.16087539 0.000000 -66.513260
    Oben rechts KachelX + 1 3 KachelY 3 1.57079633 -1.16087539 90.000000 -66.513260
    Unten links KachelX 2 KachelY + 1 4 0.00000000 -1.48442223 0.000000 -85.051129
    Unten rechts KachelX + 1 3 KachelY + 1 4 1.57079633 -1.48442223 90.000000 -85.051129
  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(-1.16087539--1.48442223) × R
    0.32354684 × 6371000     		dl = 2061316.91764m
    Rechte Seite abs(φOR-φUR) × R abs(-1.16087539--1.48442223) × R
    0.32354684 × 6371000     		dr = 2061316.91764m
    Obere Seite abs(λOL-λOR) × cos(φOL) × R abs(0.00000000-1.57079633) × cos(-1.16087539) × R
    1.57079633 × 0.398536816226928 × 6371000     		do = 3988374.49223384m
    Untere Seite abs(λUL-λUR) × cos(φUL) × R abs(0.00000000-1.57079633) × cos(-1.48442223) × R
    1.57079633 × 0.0862667380803361 × 6371000     		du = 863318.126905292m
  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(-1.16087539)-sin(-1.48442223))×R²
    abs(λ1-λ2)×abs(0.398536816226928-0.0862667380803361)×R²
    abs(1.57079633-0.00000000)×0.312270078146592×R²
    1.57079633×0.312270078146592×6371000²
    1.57079633×0.312270078146592×40589641000000     		ar = 5044521121691.98m²