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 / 504 / 520
↖ ↑ ↗
← S  2.811371°
W  2.812500°		 ← 39.045 km → S  2.811371°
W  2.460937°		 →
↑
39.039 km
↓
↑
39.039 km
↓
S  3.162455°
W  2.812500°		 ← 39.032 km →
1 524.03 km²		 S  3.162455°
W  2.460937°
↙ ↓ ↘

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 504 0…2zoom-1
    Kachel-Y ty 520 0…2zoom-1
  2. Aus der Kartenposition x=0.49267578125 y=0.50830078125 und der Vergrößerungsstufe zoom=10 berechnen wir die Kachelnummer:
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    Kachel-X (tx) floor (x × 2zoom) floor (0.49267578125 × 210)
    floor (0.49267578125 × 1024)
    floor (504.5)     		tx = 504
    Kachel-Y (ty) floor (y × 2zoom) floor (0.50830078125 × 210)
    floor (0.50830078125 × 1024)
    floor (520.5)     		ty = 520
    Kachel-Pfad (ti) "zoom/tx/tz" 10 / 504 / 520 ti = "10/504/520"
  3. Anzeige der Kachel https://a.tile.openstreetmap.org/10/504/520.png und Kaffeepause.
  4. Wir berechnen aus der Kachelnummer die Koordinaten der linken oberen Kachelecke.
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    X-Position (x) tx ÷ 2tz 504 ÷ 210
    504 ÷ 1024     		x = 0.4921875
    Y-Position (y) ty ÷ 2tz 520 ÷ 210
    520 ÷ 1024     		y = 0.5078125
    Länge (Λ)
    (Merkator)    		 +(x × 2 - 1) × π +(0.4921875 × 2 - 1) × π
    -0.015625 × 3.1415926535     		Λ = -0.04908739
    Breite (Φ)
    (Merkator)    		 -(y × 2 - 1) × π -(0.5078125 × 2 - 1) × π
    -0.015625 × 3.1415926535     		Φ = -0.0490873852109375
    Länge (λ) Λ (unverändert) -0.04908739} λ = -0.04908739}
    Breite (φ) 2×atan(exp(Φ))-π/2 2×atan(exp(-0.0490873852109375))-π/2
    2×atan(0.95209792678504)-π/2
    2×0.760864321488474-π/2
    1.52172864297695-1.57079632675     		φ = -0.04906768
    Länge in Grad λ ÷ π × 180° -0.04908739} ÷ 3.1415926535 × 180° lon = -2.812500°
    Breite in Grad φ ÷ π × 180° -0.04906768 ÷ 3.1415926535 × 180° lat = -2.811371°
  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 504 KachelY 520 -0.04908739 -0.04906768 -2.812500 -2.811371
    Oben rechts KachelX + 1 505 KachelY 520 -0.04295146 -0.04906768 -2.460937 -2.811371
    Unten links KachelX 504 KachelY + 1 521 -0.04908739 -0.05519526 -2.812500 -3.162455
    Unten rechts KachelX + 1 505 KachelY + 1 521 -0.04295146 -0.05519526 -2.460937 -3.162455
  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(-0.04906768--0.05519526) × R
    0.00612758 × 6371000     		dl = 39038.81218m
    Rechte Seite abs(φOR-φUR) × R abs(-0.04906768--0.05519526) × R
    0.00612758 × 6371000     		dr = 39038.81218m
    Obere Seite abs(λOL-λOR) × cos(φOL) × R abs(-0.04908739--0.04295146) × cos(-0.04906768) × R
    0.00613593 × 0.9987964229002 × 6371000     		do = 39044.9597819428m
    Untere Seite abs(λUL-λUR) × cos(φUL) × R abs(-0.04908739--0.04295146) × cos(-0.05519526) × R
    0.00613593 × 0.998477128316837 × 6371000     		du = 39032.4779148874m
  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(-0.04906768)-sin(-0.05519526))×R²
    abs(λ1-λ2)×abs(0.9987964229002-0.998477128316837)×R²
    abs(-0.04295146--0.04908739)×0.000319294583363217×R²
    0.00613593×0.000319294583363217×6371000²
    0.00613593×0.000319294583363217×40589641000000     		ar = 1524029981.46695m²