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 / 656 / 145
↖ ↑ ↗
← N 77.989049°
E 50.625000°		 ← 8 134.99 m → N 77.989049°
E 50.976563°		 →
↑
8 159.47 m
↓
↑
8 159.47 m
↓
N 77.915669°
E 50.625000°		 ← 8 183.96 m →
66 576 985 m²		 N 77.915669°
E 50.976563°
↙ ↓ ↘

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 656 0…2zoom-1
    Kachel-Y ty 145 0…2zoom-1
  2. Aus der Kartenposition x=0.64111328125 y=0.14208984375 und der Vergrößerungsstufe zoom=10 berechnen wir die Kachelnummer:
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    Kachel-X (tx) floor (x × 2zoom) floor (0.64111328125 × 210)
    floor (0.64111328125 × 1024)
    floor (656.5)     		tx = 656
    Kachel-Y (ty) floor (y × 2zoom) floor (0.14208984375 × 210)
    floor (0.14208984375 × 1024)
    floor (145.5)     		ty = 145
    Kachel-Pfad (ti) "zoom/tx/tz" 10 / 656 / 145 ti = "10/656/145"
  3. Anzeige der Kachel https://a.tile.openstreetmap.org/10/656/145.png und Kaffeepause.
  4. Wir berechnen aus der Kachelnummer die Koordinaten der linken oberen Kachelecke.
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    X-Position (x) tx ÷ 2tz 656 ÷ 210
    656 ÷ 1024     		x = 0.640625
    Y-Position (y) ty ÷ 2tz 145 ÷ 210
    145 ÷ 1024     		y = 0.1416015625
    Länge (Λ)
    (Merkator)    		 +(x × 2 - 1) × π +(0.640625 × 2 - 1) × π
    0.28125 × 3.1415926535     		Λ = 0.88357293
    Breite (Φ)
    (Merkator)    		 -(y × 2 - 1) × π -(0.1416015625 × 2 - 1) × π
    0.716796875 × 3.1415926535     		Φ = 2.25188379655176
    Länge (λ) Λ (unverändert) 0.88357293} λ = 0.88357293}
    Breite (φ) 2×atan(exp(Φ))-π/2 2×atan(exp(2.25188379655176))-π/2
    2×atan(9.50562564550099)-π/2
    2×1.46598100288739-π/2
    2.93196200577478-1.57079632675     		φ = 1.36116568
    Länge in Grad λ ÷ π × 180° 0.88357293} ÷ 3.1415926535 × 180° lon = 50.625000°
    Breite in Grad φ ÷ π × 180° 1.36116568 ÷ 3.1415926535 × 180° lat = 77.989049°
  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 656 KachelY 145 0.88357293 1.36116568 50.625000 77.989049
    Oben rechts KachelX + 1 657 KachelY 145 0.88970886 1.36116568 50.976563 77.989049
    Unten links KachelX 656 KachelY + 1 146 0.88357293 1.35988496 50.625000 77.915669
    Unten rechts KachelX + 1 657 KachelY + 1 146 0.88970886 1.35988496 50.976563 77.915669
  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(1.36116568-1.35988496) × R
    0.00128072000000001 × 6371000     		dl = 8159.46712000008m
    Rechte Seite abs(φOR-φUR) × R abs(1.36116568-1.35988496) × R
    0.00128072000000001 × 6371000     		dr = 8159.46712000008m
    Obere Seite abs(λOL-λOR) × cos(φOL) × R abs(0.88357293-0.88970886) × cos(1.36116568) × R
    0.00613593000000001 × 0.208098646782033 × 6371000     		do = 8134.99438723269m
    Untere Seite abs(λUL-λUR) × cos(φUL) × R abs(0.88357293-0.88970886) × cos(1.35988496) × R
    0.00613593000000001 × 0.209351158050482 × 6371000     		du = 8183.95757030157m
  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(1.36116568)-sin(1.35988496))×R²
    abs(λ1-λ2)×abs(0.208098646782033-0.209351158050482)×R²
    abs(0.88970886-0.88357293)×0.00125251126844875×R²
    0.00613593000000001×0.00125251126844875×6371000²
    0.00613593000000001×0.00125251126844875×40589641000000     		ar = 66576985.0653722m²