Der Maßstab von Webkarten: Die Zoomstufen

Was in einer gedruckten Karte der Maßstab ist, das ist in einer zoombaren Webkarte die Zoomstufe. Ein Ausdruck für das Größenverhältnis der realen Welt in Relation zur Abbildung. Warum spricht man aber im Web nicht auch von einem Maßstab? Weil es falsch wäre! Die für die Karten im Internet verwendete Kartennetzentwurf ist ein Mercator-Entwurf. Wichtigste Eigenschaft dieses Entwurfs ist die korrekte Wiedergabe von Winkel, praktisch also auch der Formen von Gebäude usw. Die Strecken und Flächen werden dagegen nicht korrekt abgebildet, bis auf eine Ausnahme: entlang des Äquators. Nach Norden und Süden kommt es zu massiven Verzerrungen. Eigentlich sind Grönland und die Arabisch Halbinsel etwa gleich groß.

Wer auf die folgenden Abbildungen schaut, sieht, dass die Wiedergabe der Flächengröße nicht stimmig ist. Es würde also gar keinen Sinn ergeben einen Maßstab anzugeben, denn er wäre in 99,9 % der Fälle falsch. So spricht man also von Zoomstufen (engl. zoom levels) und verwendet eine grafische Maßstabsleiste. Bewegt man eine Webkarte merklich nach Norden oder Süden, so wird einem auffallen, dass sich evtl. vorhandene Maßstabsleiste anpasst. Wie kommt man also nun zu den Zoomstufen? In dem man die Welt auf kleinen Kacheln (engl. Tiles) darstellt. Das ermöglicht eine effizientere Speicherung und Übertragung. Man nahm also den Merkatorentwurf und stellt die gesamte Welt auf einer Kachel von 256 x 256 Pixeln dar; damit das klappt, wird bei 85 Grad im Norden und Süden etwas Karte weggeschnitten. Das Ergebnis ist die Kachel für die Zoomstufe 0. Die Zoomstufe 1 ergibt sich durch die Aufteilung dieser einen Kachel in vier weitere Kacheln, wie sie unten zu sehen ist. Die Abbildung nutzt die Basiskarte und Daten von OpenStreetMap und OpenStreetMap Foundation.

Im nächsten Schritt wird jede Kachel wieder in 4 Kacheln zerlegt und damit besteht Zoomstufe 2 bereits aus 16 Kacheln. Nun kann man sich ausrechnen, dass es in den „hohen“ Zoomstufen sehr viele Kacheln geben wird. Hier hat man sich verschiedene Strategien überlegt um nicht alle Tiles vorhalten zu müssen. Wer eine Übersicht über die Zoomstufen sucht, findet eine in der folgenden Tabelle:

Noch mehr Details finden sich im OpenStreetMap Wiki. Was gibt es zu beachten? Der Maßstab sollte nur zu Vergleichszwecken und zum Erstellen von Webkarten verwendet werden. Praktisch hängt der Maßstab noch vom Bildschirm ab, auf dem die Karte angezeigt wird. Zusätzlich bietet die Übersicht noch die Rasterauflösungen für die Zoomstufen; diese können praktisch sein, wenn man Rasterdaten für Webkarten erzeugen muss und überlegt, welche Auflösung nun passen würde. Praktisches Beispiel wäre die Darstellung des Reliefs mittels einer Schummerung oder rasterbasierte Landnutzungsdaten. Gerade in der Datenprozessirrung habe ich öfter auf diese Übersicht zurückgegriffen.

Wie bekommt man nun aber die Zoomstufe in einer Webkarte heraus? Einfach auf die URL in der Adresszeile des Browsers schauen. Bei OpenStreetMap sieht es zum Beispiel so aus: https://www.openstreetmap.org/#map=8/51.355/15.370. Der Link führt zu einer Ansicht in der Zoomstufe 8 und den Koordinaten 51,355°Nord und 15,370°O. Ob nun bei Google Maps, bei Bing Maps oder Mapy.cz, mit einem geübten Blick findet man die Zoomstufe heraus. Nur Achtung, die Zoomstufe hängt von der Kachelgröße ab! Karten mit Vektor Tiles oder Kacheln für Retinadisplays verwenden 512 Pixel große Kacheln. Es geht also in der obigen Tabelle mit Stufe 1 los. Praktisch ist also immer minus Eins zu rechnen und man vergleichen. Wer eine bestimmte Zoomstufe sehen möchte, kann diese direkt in der URL eingeben, Enter drücken und die Karte wird angepasst.

Hinzufügen von XYZ-Tiles in QGIS

In QGIS sieht man diese Einstellungen beim Hinzufügen des XYZ-Layers, hier muss man für eine korrekte Anzeige auswählen, welche Kachelgröße verwendet wird. Wenn die Kacheln als JPGs ausgeliefert werden, ist diese Angabe eigentlich überflüssig. Das häufiger verwendet  PNG-Format unterstützt dagegen keine Angaben über die Auflösung der Grafik und verlangt die Einstellunge der „Tile Resolution“. Noch zur Information: Bei URL sieht man das Template für den Aufruf der Kacheln {z} ist dabei der Platzhalter für die Zoomstufe. Die Variablen {x} und {y} bezeichnen die Zeilen und Spalten. Ein paar nicht mehr ganz aktuelle Beispiele habe ich vor einiger Zeit aufgelistet. Das GIS errechnet also selbstständig, welche Kacheln gerade anzuzeigen sind und fragt die entsprechenden URLs ab und zeigt dann die Kacheln richtig angeordnet an.