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 / 904 / 408
↖ ↑ ↗
← N 34.307144°
E137.812500°		 ← 32.291 km → N 34.307144°
E138.164063°		 →
↑
32.347 km
↓
↑
32.347 km
↓
N 34.016242°
E137.812500°		 ← 32.402 km →
1 046.32 km²		 N 34.016242°
E138.164063°
↙ ↓ ↘

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 904 0…2zoom-1
    Kachel-Y ty 408 0…2zoom-1
  2. Aus der Kartenposition x=0.88330078125 y=0.39892578125 und der Vergrößerungsstufe zoom=10 berechnen wir die Kachelnummer:
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    Kachel-X (tx) floor (x × 2zoom) floor (0.88330078125 × 210)
    floor (0.88330078125 × 1024)
    floor (904.5)     		tx = 904
    Kachel-Y (ty) floor (y × 2zoom) floor (0.39892578125 × 210)
    floor (0.39892578125 × 1024)
    floor (408.5)     		ty = 408
    Kachel-Pfad (ti) "zoom/tx/tz" 10 / 904 / 408 ti = "10/904/408"
  3. Anzeige der Kachel https://a.tile.openstreetmap.org/10/904/408.png und Kaffeepause.
  4. Wir berechnen aus der Kachelnummer die Koordinaten der linken oberen Kachelecke.
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    X-Position (x) tx ÷ 2tz 904 ÷ 210
    904 ÷ 1024     		x = 0.8828125
    Y-Position (y) ty ÷ 2tz 408 ÷ 210
    408 ÷ 1024     		y = 0.3984375
    Länge (Λ)
    (Merkator)    		 +(x × 2 - 1) × π +(0.8828125 × 2 - 1) × π
    0.765625 × 3.1415926535     		Λ = 2.40528188
    Breite (Φ)
    (Merkator)    		 -(y × 2 - 1) × π -(0.3984375 × 2 - 1) × π
    0.203125 × 3.1415926535     		Φ = 0.638136007742187
    Länge (λ) Λ (unverändert) 2.40528188} λ = 2.40528188}
    Breite (φ) 2×atan(exp(Φ))-π/2 2×atan(exp(0.638136007742187))-π/2
    2×atan(1.89294914621298)-π/2
    2×1.0847844720137-π/2
    2.1695689440274-1.57079632675     		φ = 0.59877262
    Länge in Grad λ ÷ π × 180° 2.40528188} ÷ 3.1415926535 × 180° lon = 137.812500°
    Breite in Grad φ ÷ π × 180° 0.59877262 ÷ 3.1415926535 × 180° lat = 34.307144°
  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 904 KachelY 408 2.40528188 0.59877262 137.812500 34.307144
    Oben rechts KachelX + 1 905 KachelY 408 2.41141780 0.59877262 138.164063 34.307144
    Unten links KachelX 904 KachelY + 1 409 2.40528188 0.59369542 137.812500 34.016242
    Unten rechts KachelX + 1 905 KachelY + 1 409 2.41141780 0.59369542 138.164063 34.016242
  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(0.59877262-0.59369542) × R
    0.0050772 × 6371000     		dl = 32346.8412m
    Rechte Seite abs(φOR-φUR) × R abs(0.59877262-0.59369542) × R
    0.0050772 × 6371000     		dr = 32346.8412m
    Obere Seite abs(λOL-λOR) × cos(φOL) × R abs(2.40528188-2.41141780) × cos(0.59877262) × R
    0.00613592000000018 × 0.826028023946516 × 6371000     		do = 32291.0431709338m
    Untere Seite abs(λUL-λUR) × cos(φUL) × R abs(2.40528188-2.41141780) × cos(0.59369542) × R
    0.00613592000000018 × 0.828879022418254 × 6371000     		du = 32402.4942501494m
  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(0.59877262)-sin(0.59369542))×R²
    abs(λ1-λ2)×abs(0.826028023946516-0.828879022418254)×R²
    abs(2.41141780-2.40528188)×0.0028509984717382×R²
    0.00613592000000018×0.0028509984717382×6371000²
    0.00613592000000018×0.0028509984717382×40589641000000     		ar = 1046318038.47601m²