Hlavní triangulace Velké Británie - Principal Triangulation of Great Britain

Hlavní triangulační síť přes Británii.

The Hlavní trojúhelník Británie byla první vysoce přesná trigonometrický průzkum celé Velké Británie (včetně Irska), provedené v letech 1791 až 1853 pod záštitou Board of arzenálu. Cílem průzkumu bylo stanovit přesné zeměpisné souřadnice téměř 300 významných orientačních bodů, které by mohly být použity jako pevné body místních topografických průzkumů, ze kterých by bylo možné kreslit mapy. Kromě toho existoval čistě vědecký cíl poskytnout přesné údaje pro geodetické výpočty, jako je stanovení délky poledníkové oblouky a postava Země. Takový průzkum navrhl William Roy (1726–1790) o svém dokončení Anglo-francouzský průzkum ale teprve po jeho smrti Board of arzenálu zahájil trigonometrický průzkum, motivovaný vojenskými úvahami v době ohrožené francouzské invaze. Většina prací byla prováděna pod vedením Isaac Dalby, William Mudge a Thomas Frederick Colby, ale konečná syntéza a zpráva (1858) byla dílem Alexander Ross Clarke. Průzkum obstál ve zkoušce času po celé století, dokud Retriangulace Velké Británie v letech 1935 až 1962.

Dějiny

První Ramsdenský teodolit, jak ho používal Roy. (Zničeno válečným poškozením v roce 1941.)

V důsledku Jacobite povstání 1745 bylo zjištěno, že existuje potřeba přesné mapy Skotská vysočina a nezbytný průzkum zahájil v roce 1747 podplukovník David Watson, náměstek generálního proviantního Board of arzenálu. Watson zaměstnal Williama Roye jako civilního pomocníka, který provedl většinu práce. Roy poté, co narukoval do armády a stal se velmi kompetentním inspektorem, navrhl (1763) národní průzkum, který by byl plánem obrany v době, kdy byly ohroženy francouzské invaze. Návrh byl zamítnut z důvodu nákladů.[1]

Roy nadále loboval za průzkum a jeho ambice byly do jisté míry realizovány neočekávaným vývojem. V roce 1783 Francouzská akademie věd tvrdil, že zeměpisné šířky a délky rozdíly mezi EU a USA; Royal Observatory, Greenwich a Pařížská observatoř byly nesprávné a bylo navrženo (k královská společnost ), že rozdíly lze vyrovnat vysoce přesnou triangulací přes zasahující terén.[2] Královská společnost souhlasila a společně s radou arzenálu vyzvali Roye, aby dohlížel na projekt. (Hlavní článek; Anglo-francouzský průzkum (1784–1790).)

Roy prvním úkolem (1784) bylo změřit základní linii mezi Hampton Chudák a King's Arbor dál Hounslow Heath, vzdálenost něco málo přes 5 mil (8 km).[3] Byl to pečlivý proces: tři pruty o délce asi 20 stop byly podepřeny na kozlících a konce byly zarovnány s přesností na tisícinu palce. První tyč byla poté přenesena na konec třetí, což byla operace, která se opakovala 1370krát. Konečné měření poskytlo délku základny 8352 metrů.

Druhý Ramsdenův teodolit zakoupený radou arzenálu. Nyní v Muzeum vědy v Londýně

Pro následnou triangulaci[4] Roy objednal nový teodolit od předního výrobce nástrojů Jesse Ramsden. Tento Ramsdenský teodolit, dodáno v roce 1787, poprvé dělené úhlové stupnice přesně s přesností na a druhá oblouk.[5][6] Theodolit byl největší, jaký byl kdy postaven, ale přes svou mohutnou velikost byl nesen z Londýna na pobřeží Lamanšského průlivu a zaměstnán na kopcích, věžích a pohyblivé věži. Na každém místě byly úhly k jiným vrcholům triangulační sítě mnohokrát měřeny, často v noci pomocí nově navržených světel. Nakonec byla úhlová data použita k výpočtu stran trojúhelníků pomocí sférická trigonometrie.[7]

Konečné výsledky byly neprůkazné, protože triangulace byla horší než přesnost astronomických měření, ale průzkum připravil cestu pro všechny budoucí práce, pokud jde o vysoce přesná měření délky a úhlu, spolu s technikami výpočtu na elipsoidním povrchu. Ve své závěrečné zprávě, která byla zveřejněna posmrtně, Roy opět usiloval o rozšíření průzkumu na zbytek Británie. Jeho nástupci by se zavázali. Charles Lennox, 3. vévoda z Richmondu, jako mistr arzenálu (z roku 1782), na Royovu práci pohlížel s velkým zájmem. Současně si byl vědom toho, že Británie bez národního průzkumu zaostává za standardy další evropské země. Obnovená hrozba francouzské invaze ho navíc znepokojila nedostatkem přesných map, zejména v jižních krajích. Katalyzátorem akce byla náhlá dostupnost nového vylepšeného Ramsdenova teodolitu[8] který byl určen pro Východoindická společnost. Koupě tohoto nástroje radou dne 21. Června 1791 je považována za inauguraci Průzkum arzenálu.[9] Hned následujícího dne byl jmenován Richmond Isaac Dalby jako jeho první zaměstnanec, s krátkým rozšířením Royova průzkumu.[10] V následujícím měsíci byl jmenován Richmond William Mudge a Edward Williams, druhý jako první dozorce průzkumu.


Opětovné měření základní linie Hounslow

Základní linie generála Roye: mapa kolem roku 1935

Pro měření původní základní linie z roku 1784 napříč Hounslow Heath objednal Roy tři deal tyče vyříznuté z nového stožáru v přístavech Admirality. Ty měly být použity pro přesné měření, ale Roy také objednal 100 stopový ocelový řetěz od Ramsden, který by mohl být použit pro rychlé předběžné měření.[11] Dohodnuté tyče se ukázaly jako neúčinné kvůli jejich změnám s vlhkostí a pro konečné měření byly nahrazeny skleněnými tyčemi; Roy však poznamenal, že samotný řetěz byl stejně přesný jako tyče. Z tohoto důvodu průzkum 1791 začal přeměřením základny se dvěma novými řetězy o délce 100 stop, přičemž druhý byl ponechán nepoužívaný jako reference, proti níž by bylo detekováno jakékoli protažení prvního.

Proces měření byl mimořádně přesný.[12] Vzhledem k tomu, že se země vlnila a klesala přibližně 370 stop po délce základny, bylo měření prováděno na 26 stupních s různými svahy, přičemž řetězy pro jakýkoli jeden stupeň byly omezeny na dokonale přímku mnoha mezilehlými podpěrami. Tato měření přepony byla poté promítnuta do vodorovné polohy. Kromě toho se teplota měnila ze dne na den a každé měření bylo korigováno na délku, kterou by řetěz vzal při 62 ° F. Nakonec byla délka základny snížena na její projekci na úrovni moře pomocí výšky jižní základny nad Temží a pádu Temže až k ústí. Konečný výsledek byl přibližně o 3 palce menší než u Roy a průměrná hodnota 27404,2 ft. Byla převzata ze základní linie. Rozdíl mezi těmito dvěma hodnotami znamenal, že lze tvrdit, že přesnost měření je 1 palec na 27 404 stop, což jsou 3 části na milion.

Opravy

Během následné triangulace došlo k chybám způsobeným atmosférickým lomem, vychýlením olovnic, teplotou a sférickou povahou Země (což znamená, že více než 180 stupňů v trojúhelníku ) bylo všem povoleno.

Viz také

Reference

  1. ^ Raná historie průzkumu arzenálu je popsána v Owen & Pilbeam (1992) pp 3–14 (true), 12–24 (pdf) a Seymour (1980) s. 1–20 (true), 15–35 (pdf).
  2. ^ Knowles 2003.
  3. ^ Úplný popis měření základní linie Hounslow Heath je uveden v Roy (1785). Příloha obsahuje podrobné mapy a obrázky.
  4. ^ Strategie triangulace je uvedena v Roy (1787). Příloha obsahuje podrobné mapy a obrázky.
  5. ^ Úplný popis prvního Ramsdenského teodolitu je uveden v Roy (1790). Příloha obsahuje podrobné obrázky.
  6. ^ Theodolit postavený pro Roy Ramsdenem se nazývá teodolit královské společnosti. Vidět Insley 2008 Velké Theodolity
  7. ^ Royova závěrečná zpráva, kterou prostřednictvím tisku přednesl Isaac Dalby, je Roy (1790).
  8. ^ Ramsdenský teodolitový nákup Richmondem je označován jako The Board of Ordnance theodolit. Vidět Insley 2008 Velké Theodolity
  9. ^ Oficiální OS blog slaví 225 let britského mapování.
  10. ^ Dalby byl civilní matematik, který Royovi pomáhal od roku 1787. Viz Owen & Pilbeam (1992) p11 (true), 21 (pdf) a Seymour (1980) p22 (true), 36 (pdf).
  11. ^ Roy (1785) Oddíl I
  12. ^ Mudge (1794)

Bibliografie

externí odkazy