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 / 768 / 256
↖ ↑ ↗
← N 66.513260°
E 90.000000°		 ← 15.580 km → N 66.513260°
E 90.351563°		 →
↑
15.623 km
↓
↑
15.623 km
↓
N 66.372755°
E 90.000000°		 ← 15.667 km →
244.094 km²		 N 66.372755°
E 90.351563°
↙ ↓ ↘

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 768 0…2zoom-1
    Kachel-Y ty 256 0…2zoom-1
  2. Aus der Kartenposition x=0.75048828125 y=0.25048828125 und der Vergrößerungsstufe zoom=10 berechnen wir die Kachelnummer:
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    Kachel-X (tx) floor (x × 2zoom) floor (0.75048828125 × 210)
    floor (0.75048828125 × 1024)
    floor (768.5)     		tx = 768
    Kachel-Y (ty) floor (y × 2zoom) floor (0.25048828125 × 210)
    floor (0.25048828125 × 1024)
    floor (256.5)     		ty = 256
    Kachel-Pfad (ti) "zoom/tx/tz" 10 / 768 / 256 ti = "10/768/256"
  3. Anzeige der Kachel https://a.tile.openstreetmap.org/10/768/256.png und Kaffeepause.
  4. Wir berechnen aus der Kachelnummer die Koordinaten der linken oberen Kachelecke.
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    X-Position (x) tx ÷ 2tz 768 ÷ 210
    768 ÷ 1024     		x = 0.75
    Y-Position (y) ty ÷ 2tz 256 ÷ 210
    256 ÷ 1024     		y = 0.25
    Länge (Λ)
    (Merkator)    		 +(x × 2 - 1) × π +(0.75 × 2 - 1) × π
    0.5 × 3.1415926535     		Λ = 1.57079633
    Breite (Φ)
    (Merkator)    		 -(y × 2 - 1) × π -(0.25 × 2 - 1) × π
    0.5 × 3.1415926535     		Φ = 1.57079632675
    Länge (λ) Λ (unverändert) 1.57079633} λ = 1.57079633}
    Breite (φ) 2×atan(exp(Φ))-π/2 2×atan(exp(1.57079632675))-π/2
    2×atan(4.81047738074938)-π/2
    2×1.3658358588729-π/2
    2.73167171774581-1.57079632675     		φ = 1.16087539
    Länge in Grad λ ÷ π × 180° 1.57079633} ÷ 3.1415926535 × 180° lon = 90.000000°
    Breite in Grad φ ÷ π × 180° 1.16087539 ÷ 3.1415926535 × 180° lat = 66.513260°
  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 768 KachelY 256 1.57079633 1.16087539 90.000000 66.513260
    Oben rechts KachelX + 1 769 KachelY 256 1.57693225 1.16087539 90.351563 66.513260
    Unten links KachelX 768 KachelY + 1 257 1.57079633 1.15842311 90.000000 66.372755
    Unten rechts KachelX + 1 769 KachelY + 1 257 1.57693225 1.15842311 90.351563 66.372755
  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(1.16087539-1.15842311) × R
    0.00245227999999997 × 6371000     		dl = 15623.4758799998m
    Rechte Seite abs(φOR-φUR) × R abs(1.16087539-1.15842311) × R
    0.00245227999999997 × 6371000     		dr = 15623.4758799998m
    Obere Seite abs(λOL-λOR) × cos(φOL) × R abs(1.57079633-1.57693225) × cos(1.16087539) × R
    0.00613591999999996 × 0.398536816226928 × 6371000     		do = 15579.5798264867m
    Untere Seite abs(λUL-λUR) × cos(φUL) × R abs(1.57079633-1.57693225) × cos(1.15842311) × R
    0.00613591999999996 × 0.400784729966169 × 6371000     		du = 15667.4551497131m
  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(1.16087539)-sin(1.15842311))×R²
    abs(λ1-λ2)×abs(0.398536816226928-0.400784729966169)×R²
    abs(1.57693225-1.57079633)×0.00224791373924105×R²
    0.00613591999999996×0.00224791373924105×6371000²
    0.00613591999999996×0.00224791373924105×40589641000000     		ar = 244093770.961202m²