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
10 / 383 / 128
↖ ↑ ↗
← N 79.171334°
W 45.351563°		 ← 7 344.32 m → N 79.171334°
W 45.000000°		 →
↑
7 366.47 m
↓
↑
7 366.47 m
↓
N 79.105086°
W 45.351563°		 ← 7 388.71 m →
54 265 231 m²		 N 79.105086°
W 45.000000°
↙ ↓ ↘

Die Berechnung

  1. Aus der URL werden die Kachel-Parameter übernommen:
    Name Parameter Wert Wertebereich Erklärung zum Wertebereich
    Vergrößerungsstufe tz 10 0… Keine obere Grenze. Es sollte aber Kacheln für die gewählte Stufe geben.
    Kachel-X tx 383 0…2zoom-1
    Kachel-Y ty 128 0…2zoom-1
  2. Aus der Kartenposition x=0.37451171875 y=0.12548828125 und der Vergrößerungsstufe zoom=10 berechnen wir die Kachelnummer:
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    Kachel-X (tx) floor (x × 2zoom) floor (0.37451171875 × 210)
    floor (0.37451171875 × 1024)
    floor (383.5)     		tx = 383
    Kachel-Y (ty) floor (y × 2zoom) floor (0.12548828125 × 210)
    floor (0.12548828125 × 1024)
    floor (128.5)     		ty = 128
    Kachel-Pfad (ti) "zoom/tx/tz" 10 / 383 / 128 ti = "10/383/128"
  3. Anzeige der Kachel https://a.tile.openstreetmap.org/10/383/128.png und Kaffeepause.
  4. Wir berechnen aus der Kachelnummer die Koordinaten der linken oberen Kachelecke.
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    X-Position (x) tx ÷ 2tz 383 ÷ 210
    383 ÷ 1024     		x = 0.3740234375
    Y-Position (y) ty ÷ 2tz 128 ÷ 210
    128 ÷ 1024     		y = 0.125
    Länge (Λ)
    (Merkator)    		 +(x × 2 - 1) × π +(0.3740234375 × 2 - 1) × π
    -0.251953125 × 3.1415926535     		Λ = -0.79153409
    Breite (Φ)
    (Merkator)    		 -(y × 2 - 1) × π -(0.125 × 2 - 1) × π
    0.75 × 3.1415926535     		Φ = 2.356194490125
    Länge (λ) Λ (unverändert) -0.79153409} λ = -0.79153409}
    Breite (φ) 2×atan(exp(Φ))-π/2 2×atan(exp(2.356194490125))-π/2
    2×atan(10.5507240734872)-π/2
    2×1.47629839473139-π/2
    2.95259678946279-1.57079632675     		φ = 1.38180046
    Länge in Grad λ ÷ π × 180° -0.79153409} ÷ 3.1415926535 × 180° lon = -45.351563°
    Breite in Grad φ ÷ π × 180° 1.38180046 ÷ 3.1415926535 × 180° lat = 79.171334°
  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 383 KachelY 128 -0.79153409 1.38180046 -45.351563 79.171334
    Oben rechts KachelX + 1 384 KachelY 128 -0.78539816 1.38180046 -45.000000 79.171334
    Unten links KachelX 383 KachelY + 1 129 -0.79153409 1.38064421 -45.351563 79.105086
    Unten rechts KachelX + 1 384 KachelY + 1 129 -0.78539816 1.38064421 -45.000000 79.105086
  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(1.38180046-1.38064421) × R
    0.00115624999999997 × 6371000     		dl = 7366.46874999981m
    Rechte Seite abs(φOR-φUR) × R abs(1.38180046-1.38064421) × R
    0.00115624999999997 × 6371000     		dr = 7366.46874999981m
    Obere Seite abs(λOL-λOR) × cos(φOL) × R abs(-0.79153409--0.78539816) × cos(1.38180046) × R
    0.00613593000000001 × 0.187872736870527 × 6371000     		do = 7344.32291410621m
    Untere Seite abs(λUL-λUR) × cos(φUL) × R abs(-0.79153409--0.78539816) × cos(1.38064421) × R
    0.00613593000000001 × 0.189008272127693 × 6371000     		du = 7388.71326976877m
  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(1.38180046)-sin(1.38064421))×R²
    abs(λ1-λ2)×abs(0.187872736870527-0.189008272127693)×R²
    abs(-0.78539816--0.79153409)×0.00113553525716623×R²
    0.00613593000000001×0.00113553525716623×6371000²
    0.00613593000000001×0.00113553525716623×40589641000000     		ar = 54265231.3662349m²