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
8 / 37 / 99
↖ ↑ ↗
← N 37.718590°
W127.968750°		 ← 123.691 km → N 37.718590°
W126.562500°		 →
↑
124.616 km
↓
↑
124.616 km
↓
N 36.597889°
W127.968750°		 ← 125.538 km →
15 529.5 km²		 N 36.597889°
W126.562500°
↙ ↓ ↘

Die Berechnung

  1. Aus der URL werden die Kachel-Parameter übernommen:
    Name Parameter Wert Wertebereich Erklärung zum Wertebereich
    Vergrößerungsstufe tz 8 0… Keine obere Grenze. Es sollte aber Kacheln für die gewählte Stufe geben.
    Kachel-X tx 37 0…2zoom-1
    Kachel-Y ty 99 0…2zoom-1
  2. Aus der Kartenposition x=0.146484375 y=0.388671875 und der Vergrößerungsstufe zoom=8 berechnen wir die Kachelnummer:
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    Kachel-X (tx) floor (x × 2zoom) floor (0.146484375 × 28)
    floor (0.146484375 × 256)
    floor (37.5)     		tx = 37
    Kachel-Y (ty) floor (y × 2zoom) floor (0.388671875 × 28)
    floor (0.388671875 × 256)
    floor (99.5)     		ty = 99
    Kachel-Pfad (ti) "zoom/tx/tz" 8 / 37 / 99 ti = "8/37/99"
  3. Anzeige der Kachel https://a.tile.openstreetmap.org/8/37/99.png und Kaffeepause.
  4. Wir berechnen aus der Kachelnummer die Koordinaten der linken oberen Kachelecke.
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    X-Position (x) tx ÷ 2tz 37 ÷ 28
    37 ÷ 256     		x = 0.14453125
    Y-Position (y) ty ÷ 2tz 99 ÷ 28
    99 ÷ 256     		y = 0.38671875
    Länge (Λ)
    (Merkator)    		 +(x × 2 - 1) × π +(0.14453125 × 2 - 1) × π
    -0.7109375 × 3.1415926535     		Λ = -2.23347603
    Breite (Φ)
    (Merkator)    		 -(y × 2 - 1) × π -(0.38671875 × 2 - 1) × π
    0.2265625 × 3.1415926535     		Φ = 0.711767085558594
    Länge (λ) Λ (unverändert) -2.23347603} λ = -2.23347603}
    Breite (φ) 2×atan(exp(Φ))-π/2 2×atan(exp(0.711767085558594))-π/2
    2×atan(2.03758867275937)-π/2
    2×1.1145549585856-π/2
    2.2291099171712-1.57079632675     		φ = 0.65831359
    Länge in Grad λ ÷ π × 180° -2.23347603} ÷ 3.1415926535 × 180° lon = -127.968750°
    Breite in Grad φ ÷ π × 180° 0.65831359 ÷ 3.1415926535 × 180° lat = 37.718590°
  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 37 KachelY 99 -2.23347603 0.65831359 -127.968750 37.718590
    Oben rechts KachelX + 1 38 KachelY 99 -2.20893233 0.65831359 -126.562500 37.718590
    Unten links KachelX 37 KachelY + 1 100 -2.23347603 0.63875366 -127.968750 36.597889
    Unten rechts KachelX + 1 38 KachelY + 1 100 -2.20893233 0.63875366 -126.562500 36.597889
  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(0.65831359-0.63875366) × R
    0.01955993 × 6371000     		dl = 124616.31403m
    Rechte Seite abs(φOR-φUR) × R abs(0.65831359-0.63875366) × R
    0.01955993 × 6371000     		dr = 124616.31403m
    Obere Seite abs(λOL-λOR) × cos(φOL) × R abs(-2.23347603--2.20893233) × cos(0.65831359) × R
    0.0245436999999997 × 0.791025074037336 × 6371000     		do = 123690.93972058m
    Untere Seite abs(λUL-λUR) × cos(φUL) × R abs(-2.23347603--2.20893233) × cos(0.63875366) × R
    0.0245436999999997 × 0.802839443284969 × 6371000     		du = 125538.327979699m
  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(0.65831359)-sin(0.63875366))×R²
    abs(λ1-λ2)×abs(0.791025074037336-0.802839443284969)×R²
    abs(-2.20893233--2.23347603)×0.0118143692476325×R²
    0.0245436999999997×0.0118143692476325×6371000²
    0.0245436999999997×0.0118143692476325×40589641000000     		ar = 15529511468.5241m²