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 / 64 / 64
↖ ↑ ↗
← N  0.000000°
E  0.000000°		 ← 312.736 km → N  0.000000°
E  2.812500°		 →
↑
312.610 km
↓
↑
312.610 km
↓
S  2.811371°
E  0.000000°		 ← 312.359 km →
97 725.2 km²		 S  2.811371°
E  2.812500°
↙ ↓ ↘

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 64 0…2zoom-1
    Kachel-Y ty 64 0…2zoom-1
  2. Aus der Kartenposition x=0.50390625 y=0.50390625 und der Vergrößerungsstufe zoom=7 berechnen wir die Kachelnummer:
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    Kachel-X (tx) floor (x × 2zoom) floor (0.50390625 × 27)
    floor (0.50390625 × 128)
    floor (64.5)     		tx = 64
    Kachel-Y (ty) floor (y × 2zoom) floor (0.50390625 × 27)
    floor (0.50390625 × 128)
    floor (64.5)     		ty = 64
    Kachel-Pfad (ti) "zoom/tx/tz" 7 / 64 / 64 ti = "7/64/64"
  3. Anzeige der Kachel https://a.tile.openstreetmap.org/7/64/64.png und Kaffeepause.
  4. Wir berechnen aus der Kachelnummer die Koordinaten der linken oberen Kachelecke.
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    X-Position (x) tx ÷ 2tz 64 ÷ 27
    64 ÷ 128     		x = 0.5
    Y-Position (y) ty ÷ 2tz 64 ÷ 27
    64 ÷ 128     		y = 0.5
    Länge (Λ)
    (Merkator)    		 +(x × 2 - 1) × π +(0.5 × 2 - 1) × π
    0 × 3.1415926535     		Λ = 0.00000000
    Breite (Φ)
    (Merkator)    		 -(y × 2 - 1) × π -(0.5 × 2 - 1) × π
    0 × 3.1415926535     		Φ = 0
    Länge (λ) Λ (unverändert) 0.00000000} λ = 0.00000000}
    Breite (φ) 2×atan(exp(Φ))-π/2 2×atan(exp(0))-π/2
    2×atan(1)-π/2
    2×0.785398163397448-π/2
    1.5707963267949-1.57079632675     		φ = 0.00000000
    Länge in Grad λ ÷ π × 180° 0.00000000} ÷ 3.1415926535 × 180° lon = 0.000000°
    Breite in Grad φ ÷ π × 180° 0.00000000 ÷ 3.1415926535 × 180° lat = 0.000000°
  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 64 KachelY 64 0.00000000 0.00000000 0.000000 0.000000
    Oben rechts KachelX + 1 65 KachelY 64 0.04908739 0.00000000 2.812500 0.000000
    Unten links KachelX 64 KachelY + 1 65 0.00000000 -0.04906768 0.000000 -2.811371
    Unten rechts KachelX + 1 65 KachelY + 1 65 0.04908739 -0.04906768 2.812500 -2.811371
  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(0.00000000--0.04906768) × R
    0.04906768 × 6371000     		dl = 312610.18928m
    Rechte Seite abs(φOR-φUR) × R abs(0.00000000--0.04906768) × R
    0.04906768 × 6371000     		dr = 312610.18928m
    Obere Seite abs(λOL-λOR) × cos(φOL) × R abs(0.00000000-0.04908739) × cos(0.00000000) × R
    0.04908739 × 1 × 6371000     		do = 312735.76169m
    Untere Seite abs(λUL-λUR) × cos(φUL) × R abs(0.00000000-0.04908739) × cos(-0.04906768) × R
    0.04908739 × 0.9987964229002 × 6371000     		du = 312359.360088941m
  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(0.00000000)-sin(-0.04906768))×R²
    abs(λ1-λ2)×abs(1-0.9987964229002)×R²
    abs(0.04908739-0.00000000)×0.00120357709979979×R²
    0.04908739×0.00120357709979979×6371000²
    0.04908739×0.00120357709979979×40589641000000     		ar = 97725160183.2435m²