Основная триангуляция Великобритании

Основная триангуляционная сетка над Великобританией, Ирландией и островом Мэн.

Основная триангуляция Британии — первая высокоточная триангуляция артиллерийских всей Великобритании и Ирландии, проводившаяся в период с 1791 по 1853 год под эгидой Управления вооружений . Целью исследования было установление точных географических координат почти 300 важных ориентиров, которые можно было бы использовать в качестве фиксированных точек при местных топографических съемках, на основе которых можно было бы строить карты. Кроме того, существовала чисто научная цель — предоставить точные данные для геодезических расчетов, таких как определение длины дуг меридианов и фигуры Земли . Такое обследование было предложено Уильямом Роем (1726–1790) после завершения им англо-французского исследования , но только после его смерти Управление артиллерийского вооружения начало тригонометрическое обследование, мотивированное военными соображениями во время угрозы Французское вторжение. Большая часть работы была выполнена под руководством Исаака Долби , Уильяма Маджа и Томаса Фредерика Колби , но окончательный синтез и отчет (1858 г.) были работой Александр Росс Кларк . Исследование выдержало испытание временем на протяжении столетия, вплоть до ретриангуляции Великобритании между 1935 и 1962 годами.

История

Смотрите также: Англо-французское исследование (1784–1790).

Первый теодолит Рамсдена, используемый Роем. (Разрушен бомбой в 1941 году.)

После восстания якобитов в 1745 году была признана необходимость в точной карте Шотландского нагорья , и необходимые исследования были начаты в 1747 году подполковником Дэвидом Уотсоном, заместителем генерального квартирмейстера Управления артиллерийских вооружений. . Уотсон нанял Уильяма Роя в качестве гражданского помощника для выполнения основной работы. Впоследствии Рой, записавшись в армию и став очень компетентным геодезистом, предложил (1763 г.) провести национальное обследование, которое станет планом защиты в то время, когда возникла угроза французского вторжения. Предложение было отклонено по причине дороговизны.

Рой продолжал лоббировать проведение опроса, и его амбиции в определенной степени были реализованы благодаря неожиданному развитию событий. В 1783 году Французская академия наук заявила, что разница в широте и долготе между Королевской, Гринвичской и Парижской обсерваториями неверна, и было предложено (Королевскому обществу ), чтобы эти различия можно было согласовать с помощью высокоточной триангуляции по промежуточным точкам. местность. Королевское общество согласилось и совместно с Управлением по вооружению пригласило Роя курировать проект. (Основная статья; Англо-французское исследование (1784–1790) .)

Первой задачей Роя (1784 г.) было измерить базовую линию между Домом для бедных Хэмптона ( 51.4265°N 0.3657°W / 51.4265; -0.3657) and King's Arbour ( 51,4798 ° N 0,4503 ° W  / 51,4798; -0,4503 ) на Хаунслоу-Хит , на расстоянии чуть более 5 миль (8 км). Это был кропотливый процесс: три стержня длиной около 20 футов поддерживались на эстакадах, а концы выравнивались с точностью до тысячной доли дюйма. Затем первый стержень поднесли к концу третьего, и эту операцию пришлось повторить 1370 раз. Окончательные измерения показали, что длина основания составила 27 404,01 фута (8 352 метра).

Второй теодолит Рамсдена, приобретенный Управлением по вооружению. Сейчас в Музее науки в Лондоне.

Для последующей триангуляции Рой заказал новый теодолит у ведущего производителя инструментов Джесси Рамсдена . Этот теодолит Рамсдена , поставленный в 1787 году, впервые разделил угловые шкалы с точностью до секунды дуги . Теодолит был самым большим из когда-либо построенных, но, несмотря на его огромные размеры, его перевезли из Лондона на побережье Ла-Манша и использовали на холмах, шпилях и подвижной башне. В каждом месте углы к другим вершинам триангуляционной сетки измерялись много раз, часто в ночное время с использованием недавно разработанных источников света. Наконец, данные об углах были использованы для расчета сторон треугольников с помощью сферической тригонометрии .

Окончательные результаты оказались безрезультатными, поскольку триангуляция уступала точности астрономических измерений, но исследование проложило путь для всех будущих работ в области высокоточных измерений длины и угла, а также методов вычислений на эллипсоидальной поверхности. В своем заключительном отчете, опубликованном посмертно, Рой еще раз настаивал на распространении исследования на остальную часть Британии. Его преемники согласятся. Будучи главой Совета по артиллерийскому вооружению (с 1782 г.), Чарльз Леннокс, 3-й герцог Ричмондский, рассматривал работу Роя с большим интересом. В то же время он остро осознавал, что Британия, не имея национальных исследований, отстает от стандартов многих стран. другие европейские страны. Более того, возобновившаяся угроза французского вторжения заставила его встревожиться отсутствием точных карт, особенно южных графств. Катализатором действий стало внезапное появление нового улучшенного теодолита Рамсдена. который предназначался для Ост-Индской компании . Покупка этого инструмента 21 июня 1791 года Советом считается открытием Артиллерийского управления . Уже на следующий день Ричмонд назначил Исаака Долби своим первым сотрудником с заданием расширить опрос Роя. В следующем месяце Ричмонд назначил Уильяма Маджа и Эдварда Уильямса, последнего первым руководителем исследования.

Повторное измерение базовой линии Хаунслоу

Базовая линия генерала Роя: карта примерно 1935 года.

Для измерения первоначальной базовой линии через Хаунслоу-Хит в 1784 году Рой заказал три стержня, вырезанные из новой мачты на верфях Адмиралтейства. Они предназначались для прецизионных измерений, но Рой также заказал в Рамсдене стальную цепь длиной 100 футов, которую можно было использовать для быстрого предварительного измерения. Сделочные стержни оказались неэффективными из-за их изменения в зависимости от влажности, и для окончательного измерения их заменили стеклянными стержнями; однако Рой заметил, что сама цепь была такой же точной, как и стержни. По этой причине обследование 1791 года началось с повторного измерения основания с помощью двух новых 100-футовых цепей, причем вторую следует оставить неиспользованной в качестве эталона, по которому можно было бы обнаружить любое растяжение первой.

Юго-восточный конец базовой линии

Процесс измерения был чрезвычайно точным. Поскольку земля по всей длине основания была волнистой, измерения проводились на 26 этапах с разными уклонами, при этом цепи на каждом этапе удерживались на идеально прямой линии с помощью множества промежуточных опор. Эти измерения гипотенузы затем были спроецированы на горизонт. Более того, температура менялась изо дня в день, и каждое измерение корректировалось с учетом длины цепи при температуре 62 °F. Наконец, длина базы была уменьшена до ее проекции на уровне моря с использованием высоты южной базы над Темзой и падения Темзы до ее устья. Конечный результат оказался примерно на 3 дюйма меньше, чем у Роя, а за базовую линию было взято среднее значение 27 404,2 фута. Разница двух значений означала, что точность измерения могла составлять 1 дюйм на 27 404 фута, что составляет 3 части на миллион.

Исправления

Юго-западный конец «базы Солсбери» был отмечен пушкой, вертикально установленной в земле. На опубликованных картах Ordnance Survey это обозначено как «Пушка, конец базы».

По мере продвижения съемки на запад Мадж решил проверить ее точность, измерив новую базовую линию между двумя точками, установленными в результате триангуляции. Он выбрал равнину Солсбери , расположенную между точкой возле замка Старый Сарум ( 51.0955°N 1.7984°W / 51.0955; -1.7984) and Beacon Hill, near Bulford ( 51,1835 ° с.ш. 1,7221 ° з.д.  / 51,1835; -1,7221 ), в июне 1794 года. Разница между расстоянием, вычисленным триангуляцией, и установленным измерением, составила менее одного дюйма (на длине более семи миль). Результат подтвердил не только точность триангуляции, но и измерение исходной базовой линии на Хаунслоу-Хит. После повторных измерений в 1849 году «База Солсбери» (а не первоначальная база на Хаунслоу-Хит) послужила базовой линией для последующей триангуляции.

ошибки, связанные с атмосферной рефракцией, отклонением отвесов , температурой и сферической природой Земли (то есть в треугольнике было более 180 градусов Во время последующей триангуляции были учтены ).

См. также

• Обзор боеприпасов
• Чертежи обзора боеприпасов
• Великое тригонометрическое исследование (Индийский субконтинент)
• Система государственного землеустройства (США)

Библиография

• Рэйчел Хьюитт (2010), Карта нации , Лондон: Granta Books. ISBN   978-1-84708-254-1
• Кларк, Александр Росс ; Джеймс, Генри (1858b). Отчет наблюдений и расчетов Главной Триангуляции; а также о фигуре, размерах и среднем удельном весе Земли, полученных на их основе . Лондон: GE Эйр и В. Споттисвуд. OCLC   757179661 – через Google Книги.
• Инсли, Джейн (2008). Сказание о великих Теодолитах (PDF) . Рабочая неделя по интеграции поколений . Швеция.
• Ноулз, Майкл (2003). «Французская связь - между английскими и французскими картографическими исследованиями» . Труды Королевского литературно-научного института Бата (BRLSI) . 7 . Архивировано из оригинала 18 октября 2007 г.
• Мадж, Уильям; Далби, Исаак; Уильямс, Эдвард (1794). «Отчет о тригонометрических исследованиях, проведенных в 1791, 1792, 1793 и 1794 годах» . Философские труды Королевского общества . 84 : 414–622. doi : 10.1098/rstl.1795.0023 – через Archive.org.
• Мадж, Уильям; Далби, Исаак; Эдвард, Уильямс (1797). «Отчет о тригонометрическом обследовании, проведенном в 1795–1796 годах» . Философские труды Королевского общества . 87 : 432–541. дои : 10.1098/rstl.1797.0022 . S2CID   186212662 — через Archive.org.
• Мадж, Уильям (1800). «Отчет о тригонометрическом обследовании, проведенном в 1797–1799 годах» . Философские труды Королевского общества . 90 : 539–728. doi : 10.1098/rstl.1800.0021 – через Archive.org.
• Мадж, Уильям (1803). «Отчет об измерении дуги меридиана от Данноса, остров Уайт, до Клифтона в Йоркшире» . Философские труды Королевского общества . 93 : 383–508. дои : 10.1098/rstl.1803.0016 .
• Мадж, Уильям; Далби, Исаак (1799). Отчет о операциях, выполненных для выполнения тригонометрической съемки Англии и Уэльса. Том I, 1784–1776 гг . В. Фаден. OCLC   10644787 .
• Мадж, Уильям (1801). Отчет о операциях, выполненных для выполнения тригонометрической съемки Англии и Уэльса. Том II, 1797–1799 гг . В. Фаден. OCLC   10644787 .
• Мадж, Уильям; Колби, Томас (1811). Отчет о тригонометрическом обследовании, проведенном по приказу генерал-майора артиллерийского вооружения Его Величества. Том III, 1800–1809 гг . В. Фаден. OCLC   10644787 .
• Оуэн, Тим; Пилбим, Элейн (1992). Ordnance Survey, картографы Великобритании с 1791 года . Саутгемптон: Обзор боеприпасов (HMSO). ISBN  9780319002490 . ОСЛК   28220563 .
• Рой, Уильям (1785). «Отчет об измерениях базы на Хаунслоу-Хит» . Философские труды Лондонского королевского общества . 75 : 385–480. дои : 10.1098/rstl.1785.0024 .
• Рой, Уильям (1787). «Отчет о методе, которому предлагается следовать при определении относительного положения Королевских обсерваторий Гринвича и Парижа» . Философские труды Лондонского королевского общества . 77 : 188–226. дои : 10.1098/rstl.1787.0019 . S2CID   186214773 .
• Рой, Уильям (1790). «Отчет о тригонометрической операции, с помощью которой было определено расстояние между меридианами Королевских обсерваторий Гринвича и Парижа» . Философские труды Лондонского королевского общества . 80 : 111–254. дои : 10.1098/rstl.1790.0015 . S2CID   186211548 .
• Сеймур, Вашингтон, изд. (1980). История исследования боеприпасов (PDF) . Фолкстон: Wm Dawson & Sons . Проверено 11 декабря 2023 г.
• Подполковник Т. Пилкингтон Уайт (1886 г.). «Обзор боеприпасов Соединенного Королевства» . Журнал Шотландского альпинистского клуба . 2 (5): 170. Бибкод : 1886Natur..35R.170. . дои : 10.1038/035170c0 . S2CID   101687 .

Внешние ссылки

• PDF-файл, включающий историю и карту ирландской части и ее связи с Великобританией.
• Информация и карты по многим аспектам триангуляции (и выравнивания) в Великобритании.
• «Исторический раздел – История корпуса» . Королевский инженерный музей . Архивировано из оригинала 29 августа 2006 г. - на Archive.org.
• «Генерал-майор Уильям Рой (1726-1790)» . Королевский инженерный музей . Архивировано из оригинала 29 августа 2006 г. - на Archive.org.