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
9 / 328 / 456
↖ ↑ ↗
← S 80.178713°
E 50.625000°		 ← 13.336 km → S 80.178713°
E 51.328125°		 →
↑
13.256 km
↓
↑
13.256 km
↓
S 80.297927°
E 50.625000°		 ← 13.176 km →
175.722 km²		 S 80.297927°
E 51.328125°
↙ ↓ ↘

Die Berechnung

  1. Aus der URL werden die Kachel-Parameter übernommen:
    Name Parameter Wert Wertebereich Erklärung zum Wertebereich
    Vergrößerungsstufe tz 9 0… Keine obere Grenze. Es sollte aber Kacheln für die gewählte Stufe geben.
    Kachel-X tx 328 0…2zoom-1
    Kachel-Y ty 456 0…2zoom-1
  2. Aus der Kartenposition x=0.6416015625 y=0.8916015625 und der Vergrößerungsstufe zoom=9 berechnen wir die Kachelnummer:
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    Kachel-X (tx) floor (x × 2zoom) floor (0.6416015625 × 29)
    floor (0.6416015625 × 512)
    floor (328.5)     		tx = 328
    Kachel-Y (ty) floor (y × 2zoom) floor (0.8916015625 × 29)
    floor (0.8916015625 × 512)
    floor (456.5)     		ty = 456
    Kachel-Pfad (ti) "zoom/tx/tz" 9 / 328 / 456 ti = "9/328/456"
  3. Anzeige der Kachel https://a.tile.openstreetmap.org/9/328/456.png und Kaffeepause.
  4. Wir berechnen aus der Kachelnummer die Koordinaten der linken oberen Kachelecke.
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    X-Position (x) tx ÷ 2tz 328 ÷ 29
    328 ÷ 512     		x = 0.640625
    Y-Position (y) ty ÷ 2tz 456 ÷ 29
    456 ÷ 512     		y = 0.890625
    Länge (Λ)
    (Merkator)    		 +(x × 2 - 1) × π +(0.640625 × 2 - 1) × π
    0.28125 × 3.1415926535     		Λ = 0.88357293
    Breite (Φ)
    (Merkator)    		 -(y × 2 - 1) × π -(0.890625 × 2 - 1) × π
    -0.78125 × 3.1415926535     		Φ = -2.45436926054687
    Länge (λ) Λ (unverändert) 0.88357293} λ = 0.88357293}
    Breite (φ) 2×atan(exp(Φ))-π/2 2×atan(exp(-2.45436926054687))-π/2
    2×atan(0.0859173698292689)-π/2
    2×0.085706893142233-π/2
    0.171413786284466-1.57079632675     		φ = -1.39938254
    Länge in Grad λ ÷ π × 180° 0.88357293} ÷ 3.1415926535 × 180° lon = 50.625000°
    Breite in Grad φ ÷ π × 180° -1.39938254 ÷ 3.1415926535 × 180° lat = -80.178713°
  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 328 KachelY 456 0.88357293 -1.39938254 50.625000 -80.178713
    Oben rechts KachelX + 1 329 KachelY 456 0.89584478 -1.39938254 51.328125 -80.178713
    Unten links KachelX 328 KachelY + 1 457 0.88357293 -1.40146321 50.625000 -80.297927
    Unten rechts KachelX + 1 329 KachelY + 1 457 0.89584478 -1.40146321 51.328125 -80.297927
  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(-1.39938254--1.40146321) × R
    0.00208067000000001 × 6371000     		dl = 13255.94857m
    Rechte Seite abs(φOR-φUR) × R abs(-1.39938254--1.40146321) × R
    0.00208067000000001 × 6371000     		dr = 13255.94857m
    Obere Seite abs(λOL-λOR) × cos(φOL) × R abs(0.88357293-0.89584478) × cos(-1.39938254) × R
    0.01227185 × 0.170575586251288 × 6371000     		do = 13336.2741898463m
    Untere Seite abs(λUL-λUR) × cos(φUL) × R abs(0.88357293-0.89584478) × cos(-1.40146321) × R
    0.01227185 × 0.168525041566953 × 6371000     		du = 13175.9544937526m
  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(-1.39938254)-sin(-1.40146321))×R²
    abs(λ1-λ2)×abs(0.170575586251288-0.168525041566953)×R²
    abs(0.89584478-0.88357293)×0.00205054468433405×R²
    0.01227185×0.00205054468433405×6371000²
    0.01227185×0.00205054468433405×40589641000000     		ar = 175722433.347584m²