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 / 340 / 84
↖ ↑ ↗
← N 76.184995°
E 59.062500°		 ← 18.669 km → N 76.184995°
E 59.765625°		 →
↑
18.781 km
↓
↑
18.781 km
↓
N 76.016094°
E 59.062500°		 ← 18.893 km →
352.731 km²		 N 76.016094°
E 59.765625°
↙ ↓ ↘

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 340 0…2zoom-1
    Kachel-Y ty 84 0…2zoom-1
  2. Aus der Kartenposition x=0.6650390625 y=0.1650390625 und der Vergrößerungsstufe zoom=9 berechnen wir die Kachelnummer:
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    Kachel-X (tx) floor (x × 2zoom) floor (0.6650390625 × 29)
    floor (0.6650390625 × 512)
    floor (340.5)     		tx = 340
    Kachel-Y (ty) floor (y × 2zoom) floor (0.1650390625 × 29)
    floor (0.1650390625 × 512)
    floor (84.5)     		ty = 84
    Kachel-Pfad (ti) "zoom/tx/tz" 9 / 340 / 84 ti = "9/340/84"
  3. Anzeige der Kachel https://a.tile.openstreetmap.org/9/340/84.png und Kaffeepause.
  4. Wir berechnen aus der Kachelnummer die Koordinaten der linken oberen Kachelecke.
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    X-Position (x) tx ÷ 2tz 340 ÷ 29
    340 ÷ 512     		x = 0.6640625
    Y-Position (y) ty ÷ 2tz 84 ÷ 29
    84 ÷ 512     		y = 0.1640625
    Länge (Λ)
    (Merkator)    		 +(x × 2 - 1) × π +(0.6640625 × 2 - 1) × π
    0.328125 × 3.1415926535     		Λ = 1.03083509
    Breite (Φ)
    (Merkator)    		 -(y × 2 - 1) × π -(0.1640625 × 2 - 1) × π
    0.671875 × 3.1415926535     		Φ = 2.11075756407031
    Länge (λ) Λ (unverändert) 1.03083509} λ = 1.03083509}
    Breite (φ) 2×atan(exp(Φ))-π/2 2×atan(exp(2.11075756407031))-π/2
    2×atan(8.25449222331149)-π/2
    2×1.45023766909548-π/2
    2.90047533819095-1.57079632675     		φ = 1.32967901
    Länge in Grad λ ÷ π × 180° 1.03083509} ÷ 3.1415926535 × 180° lon = 59.062500°
    Breite in Grad φ ÷ π × 180° 1.32967901 ÷ 3.1415926535 × 180° lat = 76.184995°
  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 340 KachelY 84 1.03083509 1.32967901 59.062500 76.184995
    Oben rechts KachelX + 1 341 KachelY 84 1.04310694 1.32967901 59.765625 76.184995
    Unten links KachelX 340 KachelY + 1 85 1.03083509 1.32673112 59.062500 76.016094
    Unten rechts KachelX + 1 341 KachelY + 1 85 1.04310694 1.32673112 59.765625 76.016094
  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(1.32967901-1.32673112) × R
    0.00294788999999995 × 6371000     		dl = 18781.0071899997m
    Rechte Seite abs(φOR-φUR) × R abs(1.32967901-1.32673112) × R
    0.00294788999999995 × 6371000     		dr = 18781.0071899997m
    Obere Seite abs(λOL-λOR) × cos(φOL) × R abs(1.03083509-1.04310694) × cos(1.32967901) × R
    0.0122718499999999 × 0.238787770060559 × 6371000     		do = 18669.3725913284m
    Untere Seite abs(λUL-λUR) × cos(φUL) × R abs(1.03083509-1.04310694) × cos(1.32673112) × R
    0.0122718499999999 × 0.241649341163748 × 6371000     		du = 18893.1015415525m
  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(1.32967901)-sin(1.32673112))×R²
    abs(λ1-λ2)×abs(0.238787770060559-0.241649341163748)×R²
    abs(1.04310694-1.03083509)×0.00286157110318885×R²
    0.0122718499999999×0.00286157110318885×6371000²
    0.0122718499999999×0.00286157110318885×40589641000000     		ar = 352730803.819452m²