Основная триангуляция Великобритании - Principal Triangulation of Great Britain

Основная триангуляционная сетка над Великобританией.

В Основная триангуляция Британии был первым высокоточным тригонометрический опрос всей Великобритании (включая Ирландию), проведенных между 1791 и 1853 годами под эгидой Совет по боеприпасам. Целью исследования было установить точные географические координаты почти 300 значимых достопримечательностей, которые можно было бы использовать в качестве фиксированных точек при местных топографических съемках, по которым можно было бы составить карты. Кроме того, имелась чисто научная цель - предоставить точные данные для геодезических расчетов, таких как определение длины дуги меридианов и фигура Земли. Такой обзор был предложен Уильям Рой (1726–1790) по завершении им. Англо-французский обзор но только после его смерти Совет по боеприпасам инициировал тригонометрический обзор, мотивированный военными соображениями во время угрозы французского вторжения. Большая часть работ проводилась под руководством Исаак Долби, Уильям Мадж и Томас Фредерик Колби, но окончательный синтез и отчет (1858 г.) были работой Александр Росс Кларк. Опрос выдерживал испытание временем в течение столетия, пока Ретриангуляция Великобритании между 1935 и 1962 гг.

История

Первый теодолит Рамсдена, который использовал Рой. (Разрушен во время войны в 1941 году.)

После Якобитское восстание 1745 г. было признано, что существует необходимость в точной карте Шотландское нагорье и необходимое обследование было инициировано в 1747 году подполковником Дэвидом Уотсоном, заместителем генерал-квартирмейстера Совет по боеприпасам. Уотсон нанял Уильяма Роя в качестве гражданского помощника для выполнения основной части работы. Впоследствии Рой, вступивший в армию и став очень компетентным геодезистом, предложил (1763 г.) национальный обзор, который был бы планом обороны в то время, когда французские вторжения находились под угрозой. Предложение было отклонено по причине расходов.[1]

Рой продолжал лоббировать опрос, и его амбиции в определенной степени реализовались в результате неожиданного развития событий. В 1783 г. Французская Академия Наук утверждал, что разница в широте и долготе между Королевская обсерватория, Гринвич и Парижская обсерватория были неверны, и было предложено ( Королевское общество ), что различия могут быть устранены с помощью высокоточной триангуляции на пересеченной местности.[2] Королевское общество согласилось и вместе с Советом по артиллерийским вооружениям пригласило Роя для наблюдения за проектом. (Основная статья; Англо-французский обзор (1784–1790).)

Первой задачей Роя (1784 г.) было измерить базовую линию между Хэмптон Бедный дом и Королевская беседка на Hounslow Heath, расстояние чуть более 5 миль (8 км).[3] Это был кропотливый процесс: три стержня длиной около 20 футов поддерживались на эстакадах, а концы выравнивались с точностью до тысячных долей дюйма. Затем первый стержень переносили в конец третьего, и эту операцию нужно было повторить 1370 раз. Окончательные измерения дали длину основания 27404,01 фута (8352 метра).

Второй теодолит Рамсдена, приобретенный Советом по артиллерийским вооружениям. Теперь в Музей науки, Лондон

Для последующей триангуляции[4] Рой заказал новый теодолит от ведущего производителя инструментов Джесси Рамсден. Этот Рамсден теодолит, поставленный в 1787 г., впервые разделил угловые шкалы с точностью до секунда дуги.[5][6] 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 передвижной башне. В каждом месте углы к другим вершинам сетки триангуляции измерялись много раз, часто в ночное время с использованием вновь разработанных источников света. Наконец, угловые данные были использованы для расчета сторон треугольников с помощью сферическая тригонометрия.[7]

Окончательные результаты были неубедительными, поскольку точность триангуляции уступала точности астрономических измерений, но эта съемка проложила путь для всей будущей работы с точки зрения 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 подчинятся. Чарльз Леннокс, 3-й герцог Ричмондский, начальник Управления артиллерийского вооружения (с 1782 г.), с большим интересом относился к работе Роя. другие европейские страны. Более того, возобновившаяся угроза французского вторжения заставила его встревожиться отсутствием точных карт, особенно южных графств. Катализатором к действию стала внезапная доступность нового улучшенного теодолита Рамсдена.[8] который был предназначен для Ост-Индская компания. Приобретение этого инструмента 21 июня 1791 года Советом считается открытием Обследование боеприпасов.[9] Уже на следующий день Ричмонд назначил Исаак Долби в качестве его первого сотрудника с кратким описанием опроса Роя.[10] В следующем месяце Ричмонд назначил Уильям Мадж и Эдвард Уильямс, последний как первый суперинтендант исследования.


Повторное измерение базовой линии Хаунслоу

Исходный план генерала Роя: карта примерно 1935 года

Для измерения исходной базовой линии в 1784 году через Хаунслоу-Хит Рой заказал три стержня, вырезанных 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.[11] Измерительные стержни оказались неэффективными из-за их изменения в зависимости от влажности, и их заменили стеклянными стержнями для окончательного измерения; однако Рой заметил, что сама цепь была такой же точной, как и стержни. По этой причине съемка 1791 года началась с повторного измерения базы с двумя новыми 100-футовыми цепями, вторая не должна использоваться в качестве ориентира, относительно которого будет обнаружено любое растяжение первой.

Процесс измерения был чрезвычайно точным.[12] Поскольку земля была волнистой и падала примерно на 370 футов по длине основания, измерения проводились на 26 ступенях с переменным наклоном, при этом цепи для любой одной ступени были ограничены на совершенно прямой линии множеством промежуточных опор. Эти измерения гипотенузы затем проецировались на горизонталь. Кроме того, температура менялась день ото дня, и каждое измерение корректировалось с учетом длины цепи при 62 ° F. Наконец, длина основания была уменьшена до проекции на уровень моря с учетом высоты южной базы над Темзой и падения Темзы до ее устья. Окончательный результат был примерно на 3 дюйма меньше, чем у Роя, и среднее значение 27404,2 фута было взято за базовый уровень. Разница между двумя значениями означала, что точность измерения могла быть заявлена ​​как 1 дюйм на 27 404 фута, что составляет 3 части на миллион.

Исправления

Во время последующей триангуляции ошибки из-за атмосферной рефракции, отклонения отвеса, температуры и сферической природы Земли (т.е. более 180 градусов в треугольнике ) все разрешено.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Ранняя история Ordnance Survey описана в Оуэн и Пилбим (1992) стр. 3–14 (правда), 12–24 (pdf) и Сеймур (1980) С. 1–20 (правда), 15–35 (pdf).
  2. ^ Ноулз 2003.
  3. ^ Полный отчет об измерении базовой линии Хаунслоу Хит представлен в Рой (1785). Приложение включает подробные карты и рисунки.
  4. ^ Стратегия триангуляции изложена в Рой (1787). Приложение включает подробные карты и рисунки.
  5. ^ Полное описание первого теодолита Рамсдена дано в Рой (1790). В приложении приведены подробные рисунки.
  6. ^ Теодолит, построенный для Роя Рамсденом, называется теодолитом Королевского общества. Видеть Инсли 2008 Великие теодолиты
  7. ^ Заключительный отчет Роя, который был передан прессе Исааком Долби, таков: Рой (1790).
  8. ^ Теодолит Рамсдена, приобретенный Ричмондом, называется теодолитом Совета по артиллерийскому обеспечению. Видеть Инсли 2008 Великие теодолиты
  9. ^ Официальный Блог ОС празднует 225 лет британской картографии.
  10. ^ Долби был штатским математиком, который помогал Рою с 1787 года. Оуэн и Пилбим (1992) p11 (правда), 21 (pdf) и Сеймур (1980) p22 (правда), 36 (pdf).
  11. ^ Рой (1785) Раздел I
  12. ^ Грязь (1794)

Библиография

внешняя ссылка