Ретриангуляция Великобритании

Кроу Ноул Триангуляционная станция в Кромптон-Мур на Южных Пеннинах . Это одна из бетонных колонн, воздвигнутых Службой артиллерийского управления во время ретриангуляции Великобритании. Из любой триггерной точки можно было (в ясную погоду) увидеть как минимум две другие триггерные точки.

Ретриангуляция Великобритании — проект триангуляции, осуществлявшийся между 1935 и 1962 годами с целью повышения точности карт Великобритании . Данные, собранные в результате ретриангуляции, заменили данные, собранные во время Главной триангуляции Великобритании , которая проводилась между 1783 и 1851 годами.

Работа была разработана для формирования совершенно новой сети управления съемками для всей страны, а также для объединения картографирования Соединенного Королевства на основе местных графств проекций в единую национальную систему проекций и справочных данных . Его завершение привело к созданию базы данных OSGB36 и национальной сети наблюдения за боеприпасами, которые используются сегодня.

История и обзор

Мартин Хотин (17 июня 1898 - 12 ноября 1968), руководитель отдела тригонометрии и нивелирования Управления боеприпасов, ответственный за ретриангуляцию.

Ретриангуляцию начал в 1935 году генеральный директор Управления боеприпасов генерал-майор Малкольм Маклауд . Руководил им картограф и математик Мартин Хотин , руководитель Отдела тригонометрии и нивелирования (TLD).

Работа была остановлена ​​с началом Второй мировой войны в 1939 году, когда первичная сеть триангуляции охватывала всю Англию и Уэльс, но только до Морей-Ферт в Шотландии. Вторичная триангуляция началась в 1938 году, а после окончания войны работа по ретриангуляции была сосредоточена на съемках вторичного и низшего порядка, чтобы ускорить завершение новых крупномасштабных съемок.

Приоритеты TLD во время войны были сосредоточены на исследовательских работах, связанных с военными действиями, таких как аэродромное и военное строительство, обследование и расчеты позиций зенитных и береговых батарей , а также обследование радиолокационных объектов. Треть сотрудников Управления боеприпасов была призвана во время войны, а штаб-квартира в Саутгемптоне подверглась бомбардировке и сильно пострадала. Сотрудники были переведены в родные графства , где они подготовили карты Франции, Италии, Германии и большей части остальной Европы в масштабе 1:25 000 в рамках подготовки к вторжению. Первичные триангуляционные наблюдения не возобновлялись до 1949 года и завершились в 1952 году.

Проблема во время Главной триангуляции заключалась в том, что точное местоположение геодезических станций не всегда можно было обнаружить заново, поскольку это основывалось на закопанных маркерах и ненадежных местных знаниях. Чтобы преодолеть это, была построена сеть постоянных геодезических станций, наиболее известными из которых являются бетонные триангуляционные столбы (около 6500 из них), найденные на многих холмах и горных вершинах Британских островов, но использовалось и много других типов геодезических станций.

Чтобы свести к минимуму различия между съемкой 1783–1851 годов и ретриангуляцией, были выбраны одиннадцать основных станций триангуляции, от Данноса на острове Уайт до Грейт-Вернсайда в Йоркшире, и на них были установлены столбы, которые служили основой для всех других измерений. были сделаны.

Основная работа по ретриангуляции была завершена в 1962 году, когда была создана Национальная сетка разведки боеприпасов . Эта система продолжала использоваться, а измерения уточнялись с помощью наземных съемок до 1980-х годов, после чего на смену пришло использование спутников. Электронные измерительные устройства были представлены ближе к концу ретриангуляции, но в то время не оказались достаточно надежными, чтобы заменить традиционные геодезические исследования.

Первичная ретриангуляция и полевые исследования

Тавистокский теодолит

Одним из первых шагов ретриангуляции было принятие новой проекции для картографирования, при этом существующая проекция Кассини была заменена поперечной проекцией Меркатора . Служба боеприпасов предпочла это, потому что использование проекции Кассини привело бы к угловому искажению почти на четыре угловые минуты при съемке.

Планирование и работа над новой проекцией

Твердую форму Земли, известную как геоид , невозможно полностью определить простыми формулами. Сфероид является ближайшей математической моделью, но, поскольку ни один сфероид не подходит во всем мире , необходимо использовать число. Сфероид Эйри хорошо подходит для района Британских островов, и поэтому поперечная проекция Меркатора этого сфероида была принята Службой артиллерийского управления в качестве основы национальной системы координат.

Никакая проекция не может быть верной в масштабе во всей ее полноте. В Поперечном Меркаторе масштаб в любой данной точке увеличивается пропорционально ее расстоянию на восток или запад от центрального меридиана. Масштаб вдоль линии север-юг, содержащей точку, остается постоянным. Истинное начало проекции находится на широты 49° северной долготы и 2° западной . Ложное начало координат , расположенное примерно в 170 километрах к западу от Ящерицы, было установлено для того, чтобы гарантировать, что все координаты национальной сетки оставались положительными, поскольку вся страна находится дальше на восток и дальше на север. чем эта точка. В этой системе центральный меридиан находится в 400 км к востоку.

Масштаб центрального меридиана должен быть правильным или равным 1. Однако для того, чтобы ошибка масштаба была незаметной на национальных картах на восточной и западной границах, было применено уменьшение масштаба 1:2500. Это обеспечивает локальный масштабный коэффициент 0,9996 в центральном меридиане. Масштаб постоянно увеличивается по мере удаления от центрального меридиана, востока и запада, достигая 1 на расстоянии 580 км к востоку и 220 км к западу. Он продолжает расти, достигнув отметки 1,0005 на восточном и западном полюсах.

Соответствующий локальный масштабный коэффициент должен использоваться для преобразования длины плоскости, измеренной на объекте, в расстояние проекции и наоборот. Поскольку сфероид установлен на среднем уровне моря, перед применением местного масштабного коэффициента любую измеряемую длину необходимо уменьшить до среднего уровня моря.

Начало полевых работ по ретриангуляции

Первичные работы по триангуляции начались с разделения съемочных работ на блоки. Размер этих блоков определялся наибольшим количеством обзорных наблюдений, которые можно было вычислить при одновременной корректировке методом наименьших квадратов . Разведка исследовательских станций была начата в 1935 году с использованием тавистокских теодолитов для подтверждения взаимной видимости станций.

Исследование триангуляции началось в апреле 1936 года с наблюдений, проведенных в темное время суток за лампами-маяками, изготовленными Cooke, Troughton & Simms . В равнинных районах страны, таких как Восточная Англия , башни Билби , спроектированные Береговой и геодезической службой США . использовались

Вторая мировая война

В начале Второй мировой войны триангуляция все еще была неполной: пять из семи блоков были завершены, а две основные базовые линии (одна между Уайтхорс-Хилл и замком Лиддингтон , а вторая в Лоссимауте ) были измерены.

С началом войны региональные офисы Службы артиллерийского управления в Бристоле , Танбридж-Уэллсе , Лондоне и Эдинбурге были переведены на режим ухода и технического обслуживания , и лишь изредка осуществлялась деятельность, связанная с исследовательскими проектами военного времени. Так было до 1944 года, когда увеличение штатного состава было произведено за счет мужчин, вернувшихся с военной службы.

Возобновление ретриангуляции

В конце войны наиболее актуальной задачей стало обеспечение вторичного, третичного и низшего контроля крупномасштабных изысканий. Однако 11 мая 1949 года наблюдения для завершения первичной триангуляции возобновились, сосредоточившись на завершении шестого блока в Шотландии, который включал Внешние Гебриды , Оркнейские и Шетландские острова . Были задействованы две независимые исследовательские группы: первая охватывала территорию от Кейтнесса до Северных островов , а вторая начинала с границы третьего исследовательского блока в Аргайлле .

Трудности выполнения полевых изыскательских работ в Шотландском нагорье включали выполнение наблюдений на Бен-Невисе при минусовой температуре с сильными снегопадами, съемку гористой местности и транспортировку между различными отдаленными шотландскими островами . Член исследовательской группы получил вывих плеча, когда на него напали арктические поморники , гнездование которых было случайно нарушено его работой. Работа только на Бен-Невисе заняла двадцать две ночи. К 1962 году ретриангуляция Британии была завершена, а аэрофотосъемка ускорила работу на последних этапах.

Связь с Францией

Завершение шестого блока было достигнуто в 1951 году, и был добавлен новый блок (седьмой), чтобы соединить триангуляцию с островом Мэн . ​​связь с Францией была установлена через Дуврский пролив Кроме того, в сотрудничестве с Национальным институтом географической и лесной информации . На британской стороне использовались станции наблюдения в Бичи-Хед , Фэрлайт-Даун, Паддлсворте и водонапорной башне Рамсфелдса, а во Франции станции в Ла-Канше, Монламбере, Сен-Инглверте и Гравелине использовались . Результаты были признаны хорошими: средняя ошибка съемки ( угловая ошибка линий или лучей, измеренная во время съемки хода ) составляла всего одну угловую секунду .

Связь с Ирландией

Связь с Ирландией была установлена ​​в 1952 году в сотрудничестве с Ирландской службой артиллерийского управления . Наблюдения начались 19 апреля 1952 года, но сначала им помешал сильный дождь и облака. Исследование луча между Тростаном и Сливом Донардом было прекращено после многочисленных попыток, но впоследствии было завершено, когда Слив Донард был повторно занят для наблюдения за лучом Холихеда в июле 1952 года, при этом исследовательская группа была вынуждена ждать двадцать пять ночей, чтобы завершить третий и второй лучи. окончательное наблюдение. Луч от Киппуре до Южного Баррула (остров Мэн) длиной 95 миль, затененный смогом из Дублина , в конечном итоге был заброшен.

К середине июня 1952 года северный участок соединения был готов. Затем были проведены наблюдения за внутренней ретриангуляцией Северной Ирландии , в то время как исследовательские группы из Великобритании завершили дополнительную работу по укреплению западного края первичной ретриангуляции на побережье Уэльса. 28 июля 1952 года начались работы на южной половине соединения. По мере продвижения работ на юг лучи через Ирландское море становились все длиннее.

3 сентября 1952 года начались работы по наблюдению самого длинного луча за всю ретриангуляцию, длиной 98 миль (158 км) между горами Пресели (Уэльс) и Балликрин в графстве Уиклоу . Положенных по закону трех ночей было достаточно для завершения этой работы. Дальнейший луч между Пресели и Киппуре не был сочтен необходимым и после частичного наблюдения от него отказались.

Затем группа артиллерийской службы Ирландии переехала на холм Тара и гору Форт в Уэксфорде , но ухудшение погодных условий означало, что работы не могли быть завершены до 8 октября 1952 года. Это ознаменовало завершение соединения и ретриангуляции со средней неточностью в 1,16 секунды.

Связи с Исландией и Норвегией

Триангуляция была связана как с Норвегией , так и с Исландией с помощью HIRAN, расширенной версии SHORAN . Связи съемки, простирающиеся от основных точек триангуляции в Шотландии до точек триангуляции в Норвегии и Исландии, были обеспечены ВВС США в рамках реализации проекта, известного как «Североатлантическая связь».

Вскоре после Второй мировой войны ВВС США провели корректировку всех триангуляций континентальной Европы для создания геодезической базы данных , известной как ED50 , единой системы в универсальной поперечной системе координат Меркатора . Инициатива North Atlantic Tie была направлена ​​на создание геодезической связи между Северной Америкой и Европой путем измерения сети трилатерации и разрешения позиционирования европейских триангуляционных станций относительно североамериканской системы отсчета .

С июля по сентябрь 1953 года ВВС США использовали HIRAN для обследования связи между тремя геодезическими станциями в Норвегии и тремя на материковой части Шотландии и на Шетландских островах . Это ознаменовало начальную фазу более крупного проекта, который соединил исследования Норвегии, Исландии и Гренландии с Канадой . Сеть, связывающая Шотландию с Норвегией, состояла из пятнадцати измеренных линий: три среди норвежских станций, три среди шотландских и шетландских станций и девять линий через Северное море .

Геодезические станции ШОРАН не совсем точно совпадали со станциями геодезической триангуляции, но близость считалась такой, что никакой существенной ошибки при переводе с одной на другую не было приписано. Норвежскими станциями были:

• Приветствие Шипмана
• Паромная станция Хеллисой
• Эйгеберг.

А британские станции были:

• Saxa Vord
• Уорт-Хилл, Камбрия (SD568844)
• Мормонд Хилл 338.

Каждая из пятнадцати линий съемки измерялась шестью пересечениями линий на каждом из двух уровней высоты , всего двенадцать пересечений, и все они являлись частью исследовательской миссии. Расстояние между двумя станциями наблюдения определялось как минимальная сумма времен прохождения сигнала от передатчика, перевозимого на самолете, пересекающем линию измерения, к паре терминалов на каждом конце линии и обратно. Миссия была одобрена при условии:

• по крайней мере четыре из шести переходов в каждой группе не отклонялись от группового среднего более чем на 0,003 мили (16 футов)
• средства двух групп согласованы в пределах 0,003 мили, и
• Состояние полета в целом выглядело удовлетворительным.

Самая неточная из отклоненных исследовательских миссий отклонялась от принятой меры на 0,0055 мили (29 футов), а среднее расхождение между отклоненной мерой и средним значением принятых мер составляло 0,0013 мили (6 футов). Окончательные результаты и оценка были рассчитаны на основе наземных съемок, включая станции в Исландии и на Фарерских островах .

Операция прошла в основном успешно, но Служба артиллерийского управления сочла, что результаты не соответствуют геодезическому стандарту, необходимому для первичной триангуляции, и в измерениях между норвежскими станциями существовало расхождение в 12 метров (39 футов).

Котсуолдская корректировка

Одновременно с программой ретриангуляции была введена процедура пересмотра и обновления карт артиллерийского обзора масштаба 1:2500 в густонаселенных городских районах. Программа, известная как «капитальный ремонт », была начата с ранних экспериментов над методами, проведенных в Котсуолдсе , а работа, проделанная для реализации корректировок, внесенных в карты масштаба 1:2500, стала известна как «котсволдская корректировка» или «котсуолдский капитальный ремонт».

Капитальный ремонт Котсуолдса представлял собой двухэтапный процесс. На первом этапе требовалось обновить старые карты для устранения искажений размеров и формы, приведения их в соответствие с новыми проекциями и контроля процесса ретриангуляции. Кроме того, были рассмотрены и исправлены детали карты , многие из которых не обновлялись со времени редакции 1891–1914 годов. Новые станции триангуляции были включены в старые карты, чтобы дополнить местные детали и выровнять их по точной координатной сетке.

Эффективность капитального ремонта Котсуолдса зависела от внедрения достаточного количества средств управления съемками Национальной сети, чтобы привести старые карты в соответствие с новой триангуляцией. Если переусердствовать, это грозило деформацией старых деталей до такой степени, что пересмотр станет невозможным. Это хрупкое равновесие было достижимо в некоторых частях Великобритании, где многие из новых триангуляционных станций можно было построить в правильном соотношении со старыми деталями. Однако в открытой сельской местности размещение станций триангуляции в рамках детализации было проблематичным, и метод начал давать сбои.

Испытания, проведенные в начале 1970-х годов, показали, что стандарт точности Котсуолда (стандартная ошибка +2,5 метра) не был достигнут во всех областях. Возникло два решения: полное повторное обследование или ремонт и включение дополнительного контроля таким образом, чтобы восстановить стандарт точности капитального ремонта со значительно меньшими затратами. Сравнение затрат позже привело к выводу, что в большинстве случаев повторное обследование предпочтительнее.

Библиография

• Обзор боеприпасов (1967). История ретриангуляции Великобритании 1935-1962 (PDF) . Лондон: Канцелярия Ее Величества . Проверено 6 августа 2023 г.
• Оуэн, Тим; Пилбим, Элейн (1992). Ordnance Survey, картографы Великобритании с 1791 года (PDF) . Саутгемптон: Обзор боеприпасов (HMSO). ISBN  9780319002490 . ОСЛК   28220563 . Проверено 6 августа 2023 г.
• Сеймур, Вашингтон, изд. (1980). История исследования боеприпасов (PDF) . Фолкстон, Англия: Доусон. ISBN  0-7129-0979-6 . OCLC   654935343 . Проверено 6 августа 2023 г.

См. также

• Геодезия
• ОСГБ36
• Система отсчета
• Триангуляция
• Триггерная точка

Внешние ссылки

• Статья Daily Telegraph о ретриангуляции Великобритании
• Национальная сеть GPS
• Веб-сайт Trigpointing UK - содержит информацию о столбах триангуляции по всей Великобритании.