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
7 / 55 / 121
↖ ↑ ↗
← S 83.026219°
W 25.312500°		 ← 37.971 km → S 83.026219°
W 22.500000°		 →
↑
37.060 km
↓
↑
37.060 km
↓
S 83.359512°
W 25.312500°		 ← 36.164 km →
1 373.75 km²		 S 83.359512°
W 22.500000°
↙ ↓ ↘

Die Berechnung

  1. Aus der URL werden die Kachel-Parameter übernommen:
    Name Parameter Wert Wertebereich Erklärung zum Wertebereich
    Vergrößerungsstufe tz 7 0… Keine obere Grenze. Es sollte aber Kacheln für die gewählte Stufe geben.
    Kachel-X tx 55 0…2zoom-1
    Kachel-Y ty 121 0…2zoom-1
  2. Aus der Kartenposition x=0.43359375 y=0.94921875 und der Vergrößerungsstufe zoom=7 berechnen wir die Kachelnummer:
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    Kachel-X (tx) floor (x × 2zoom) floor (0.43359375 × 27)
    floor (0.43359375 × 128)
    floor (55.5)     		tx = 55
    Kachel-Y (ty) floor (y × 2zoom) floor (0.94921875 × 27)
    floor (0.94921875 × 128)
    floor (121.5)     		ty = 121
    Kachel-Pfad (ti) "zoom/tx/tz" 7 / 55 / 121 ti = "7/55/121"
  3. Anzeige der Kachel https://a.tile.openstreetmap.org/7/55/121.png und Kaffeepause.
  4. Wir berechnen aus der Kachelnummer die Koordinaten der linken oberen Kachelecke.
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    X-Position (x) tx ÷ 2tz 55 ÷ 27
    55 ÷ 128     		x = 0.4296875
    Y-Position (y) ty ÷ 2tz 121 ÷ 27
    121 ÷ 128     		y = 0.9453125
    Länge (Λ)
    (Merkator)    		 +(x × 2 - 1) × π +(0.4296875 × 2 - 1) × π
    -0.140625 × 3.1415926535     		Λ = -0.44178647
    Breite (Φ)
    (Merkator)    		 -(y × 2 - 1) × π -(0.9453125 × 2 - 1) × π
    -0.890625 × 3.1415926535     		Φ = -2.79798095702344
    Länge (λ) Λ (unverändert) -0.44178647} λ = -0.44178647}
    Breite (φ) 2×atan(exp(Φ))-π/2 2×atan(exp(-2.79798095702344))-π/2
    2×atan(0.0609329647856864)-π/2
    2×0.0608577211652698-π/2
    0.12171544233054-1.57079632675     		φ = -1.44908088
    Länge in Grad λ ÷ π × 180° -0.44178647} ÷ 3.1415926535 × 180° lon = -25.312500°
    Breite in Grad φ ÷ π × 180° -1.44908088 ÷ 3.1415926535 × 180° lat = -83.026219°
  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 55 KachelY 121 -0.44178647 -1.44908088 -25.312500 -83.026219
    Oben rechts KachelX + 1 56 KachelY 121 -0.39269908 -1.44908088 -22.500000 -83.026219
    Unten links KachelX 55 KachelY + 1 122 -0.44178647 -1.45489794 -25.312500 -83.359512
    Unten rechts KachelX + 1 56 KachelY + 1 122 -0.39269908 -1.45489794 -22.500000 -83.359512
  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(-1.44908088--1.45489794) × R
    0.00581706000000004 × 6371000     		dl = 37060.4892600003m
    Rechte Seite abs(φOR-φUR) × R abs(-1.44908088--1.45489794) × R
    0.00581706000000004 × 6371000     		dr = 37060.4892600003m
    Obere Seite abs(λOL-λOR) × cos(φOL) × R abs(-0.44178647--0.39269908) × cos(-1.44908088) × R
    0.04908739 × 0.121415140703967 × 6371000     		do = 37970.8565087536m
    Untere Seite abs(λUL-λUR) × cos(φUL) × R abs(-0.44178647--0.39269908) × cos(-1.45489794) × R
    0.04908739 × 0.115639094724005 × 6371000     		du = 36164.4803696539m
  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(-1.44908088)-sin(-1.45489794))×R²
    abs(λ1-λ2)×abs(0.121415140703967-0.115639094724005)×R²
    abs(-0.39269908--0.44178647)×0.00577604597996155×R²
    0.04908739×0.00577604597996155×6371000²
    0.04908739×0.00577604597996155×40589641000000     		ar = 1373749801.85351m²