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 / 80 / 112
↖ ↑ ↗
← S 79.171334°
E 45.000000°		 ← 58.755 km → S 79.171334°
E 47.812500°		 →
↑
57.360 km
↓
↑
57.360 km
↓
S 79.687184°
E 45.000000°		 ← 55.987 km →
3 290.79 km²		 S 79.687184°
E 47.812500°
↙ ↓ ↘

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 80 0…2zoom-1
    Kachel-Y ty 112 0…2zoom-1
  2. Aus der Kartenposition x=0.62890625 y=0.87890625 und der Vergrößerungsstufe zoom=7 berechnen wir die Kachelnummer:
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    Kachel-X (tx) floor (x × 2zoom) floor (0.62890625 × 27)
    floor (0.62890625 × 128)
    floor (80.5)     		tx = 80
    Kachel-Y (ty) floor (y × 2zoom) floor (0.87890625 × 27)
    floor (0.87890625 × 128)
    floor (112.5)     		ty = 112
    Kachel-Pfad (ti) "zoom/tx/tz" 7 / 80 / 112 ti = "7/80/112"
  3. Anzeige der Kachel https://a.tile.openstreetmap.org/7/80/112.png und Kaffeepause.
  4. Wir berechnen aus der Kachelnummer die Koordinaten der linken oberen Kachelecke.
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    X-Position (x) tx ÷ 2tz 80 ÷ 27
    80 ÷ 128     		x = 0.625
    Y-Position (y) ty ÷ 2tz 112 ÷ 27
    112 ÷ 128     		y = 0.875
    Länge (Λ)
    (Merkator)    		 +(x × 2 - 1) × π +(0.625 × 2 - 1) × π
    0.25 × 3.1415926535     		Λ = 0.78539816
    Breite (Φ)
    (Merkator)    		 -(y × 2 - 1) × π -(0.875 × 2 - 1) × π
    -0.75 × 3.1415926535     		Φ = -2.356194490125
    Länge (λ) Λ (unverändert) 0.78539816} λ = 0.78539816}
    Breite (φ) 2×atan(exp(Φ))-π/2 2×atan(exp(-2.356194490125))-π/2
    2×atan(0.0947802248485378)-π/2
    2×0.0944979320635037-π/2
    0.188995864127007-1.57079632675     		φ = -1.38180046
    Länge in Grad λ ÷ π × 180° 0.78539816} ÷ 3.1415926535 × 180° lon = 45.000000°
    Breite in Grad φ ÷ π × 180° -1.38180046 ÷ 3.1415926535 × 180° lat = -79.171334°
  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 80 KachelY 112 0.78539816 -1.38180046 45.000000 -79.171334
    Oben rechts KachelX + 1 81 KachelY 112 0.83448555 -1.38180046 47.812500 -79.171334
    Unten links KachelX 80 KachelY + 1 113 0.78539816 -1.39080374 45.000000 -79.687184
    Unten rechts KachelX + 1 81 KachelY + 1 113 0.83448555 -1.39080374 47.812500 -79.687184
  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(-1.38180046--1.39080374) × R
    0.00900327999999995 × 6371000     		dl = 57359.8968799997m
    Rechte Seite abs(φOR-φUR) × R abs(-1.38180046--1.39080374) × R
    0.00900327999999995 × 6371000     		dr = 57359.8968799997m
    Obere Seite abs(λOL-λOR) × cos(φOL) × R abs(0.78539816-0.83448555) × cos(-1.38180046) × R
    0.0490873900000001 × 0.187872736870527 × 6371000     		do = 58754.5234659893m
    Untere Seite abs(λUL-λUR) × cos(φUL) × R abs(0.78539816-0.83448555) × cos(-1.39080374) × R
    0.0490873900000001 × 0.179022279985821 × 6371000     		du = 55986.6690908461m
  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(-1.38180046)-sin(-1.39080374))×R²
    abs(λ1-λ2)×abs(0.187872736870527-0.179022279985821)×R²
    abs(0.83448555-0.78539816)×0.00885045688470648×R²
    0.0490873900000001×0.00885045688470648×6371000²
    0.0490873900000001×0.00885045688470648×40589641000000     		ar = 3290793715.55538m²