Британ аралдарының 1791-1853 жылдардағы геодезиялық зерттеуі
Principal Triangulation of Great Britain
Британ аралдарының 1791-1853 жж. гедезиялық шолуы: мақсаты – координаттарды анықтау, карта жасау, ғылыми зерттеулер. Уильям Рой, Исаак Далби, А.Кларк есімдері.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
1791–1853 жылдары Ұлыбританияның геодезиялық картографиясы
1791–1853 geodetic survey of Britain
Ұлыбританияның негізгі триангуляциясы – 1791 және 1853 жылдар аралығында Әскери-инженерлік департаментінің қолдауымен жүзеге асырылған, Ұлыбритания мен Ирландияның бүкіл аумағын қамтыған, жоғары дәлдіктегі алғашқы триангуляциялық зерттеу. Зерттеудің мақсаты – жергілікті топографиялық зерттеулердің негізгі нүктелері ретінде қолданылатын, шамамен 300 маңызды нысанның нақты географиялық координаталарын анықтау, содан кейін карталар жасауға мүмкіндік беру болды. Бұдан өзге, меридиандық доғалардың ұзындығын және Жердің пішінін анықтау сияқты геодезиялық есептеулер үшін қажетті нақты деректерді ұсыну арқылы таза ғылыми мақсаттар да көзделді. Мұндай зерттеуді Уильям Рой (1726–1790) Англо-француз зерттеуін аяқтағаннан кейін ұсынған, бірақ оның қайтысынан соң ғана Әскери-инженерлік департаменті француз басқыншылығының қатері болған кезде әскери себептермен тригонометриялық зерттеуді бастады. Жұмыстың көп бөлігі Исаак Далби, Уильям Мадж және Томас Фредерик Колбидің басшылығымен жүргізілді, бірақ соңғы жиынтық және есеп (1858) Александр Росс Кларктың еңбегі болды. Бұл зерттеу бір ғасыр бойы, 1935 және 1962 жылдар аралығында Ұлыбританияның қайта триангуляциясына дейін өз мәнін сақтап келді.
The Principal Triangulation of Britain was the first high precision triangulation survey of the whole of Great Britain and Ireland, carried out between 1791 and 1853 under the auspices of the Board of Ordnance. The aim of the survey was to establish precise geographical coordinates of almost 300 significant landmarks which could be used as the fixed points of local topographic surveys from which maps could be drawn. In addition there was a purely scientific aim in providing precise data for geodetic calculations such as the determination of the length of meridian arcs and the figure of the Earth. Such a survey had been proposed by William Roy (1726–1790) on his completion of the Anglo French Survey but it was only after his death that the Board of Ordnance initiated the trigonometric survey, motivated by military considerations in a time of a threatened French invasion. Most of the work was carried out under the direction of Isaac Dalby, William Mudge and Thomas Frederick Colby, but the final synthesis and report (1858) was the work of Alexander Ross Clarke. The survey stood the test of time for a century, until the Retriangulation of Great Britain between 1935 and 1962.
Тарих
1745 жылғы якобит көтерілісінен кейін Шотландия таулы аймағының нақты картасына қажеттілік туды және қажетті зерттеу 1747 жылы Ордендік кеңестің генерал-квартирмейстерінің орынбасары, подполковник Дэвид Уотсон бастады. Уотсон жұмыстың басым бөлігін жүзеге асыру үшін Уильям Ройді азаматтық көмекші ретінде тартты. Кейіннен Рой әскерге қабылданып, өте білікті геодезист болғаннан кейін (1763 жылы) француз басқыншылығының қатері болған кезде қорғаныс жоспары болатын ұлттық зерттеуді ұсынды. Ұсыныс шығындарға байланысты қабылданбады. Рой зерттеуді жүргізу үшін жалғастырды, ал оның амбициялары күтпеген жағдайлардың арқасында белгілі бір деңгейде іске асты. 1783 жылы Француз ғылым академиясы Гринвич обсерваториясы мен Париж обсерваториясы арасындағы ендік және бойлық айырмашылықтары дұрыс емес екенін мәлімдеді, сондай-ақ аралық жер бедері арқылы жоғары дәлдіктегі триангуляция арқылы осы айырмашылықтарды келісу ұсынылды (Корольдік қоғамға). Корольдік қоғам келісіп, Ордендік кеңеспен бірлесіп, Ройді жобаны бақылауға шақырды. (Негізгі мақала: Англо-француз зерттеуі (1784–1790)). Ройдің алғашқы міндеті (1784) Хэмптон кедейлер үйі мен Ханслоу Хиттегі Кингс Арбор арасындағы базалық сызықты өлшеу болды, оның ұзындығы 5 мильден (8 км) астам. Бұл өте мұқият жұмыс болды: үш таяқ шамамен 20 футқа дейін тіреліп, ұштары миллиметрдің мыңнан бір бөлігіне дейін дәлдікпен тегістелді. Алғашқы таяқ үшінші таяқтың соңына дейін көтерілді, бұл операция 1370 рет қайталанды. Соңғы өлшеу базаның ұзындығын 27404,01 фут (8352 метр) деп көрсетті. Келесі триангуляция үшін Рой жетекші аспап жасаушы Джесси Рамсденнен жаңа теодолит тапсырыс берді. 1787 жылы жеткізілген Рамсден теодолиті бұрыштық шкалаларды алғаш рет бір доғалық секундқа дейін дәл бөліп көрсетті. Теодолит ең үлкені болды, бірақ үлкен өлшемдеріне қарамастан, ол Лондоннан Ла-Манш жағалауына тасымалданды және төбелерде, шпильдерде және жылжымалы мұнарада қолданылды. Әрбір орналасқан жерде триангуляциялық тордың басқа төбелеріне бұрыштар көп рет өлшенді, көбінесе жаңадан ойлап табылған шамдарды пайдалана отырып, түнде. Соңында бұрыш деректері сфералық тригонометрияны қолдану арқылы үшбұрыштардың қабырғаларын есептеу үшін пайдаланылды. Соңғы нәтижелер шешімсіз болды, өйткені триангуляцияның дәлдігі астрономиялық өлшеулерден төмен болды, бірақ зерттеу ұзындық пен бұрыштың жоғары дәлдігімен өлшеудің және эллипсоидты бетте есептеу техникаларының барлық келешек жұмыстарына жол ашты. Рой өзінің қайтыс болғаннан кейін жарияланған соңғы есебінде зерттеуді Ұлыбританияның қалған бөлігіне кеңейтуді тағы да талап етті. Оның ізбасарлары осы талапты орындайтын болды. Ордендік кеңестің шебері (1782 жылдан бастап) Чарльз Леннокс, 3-ші Ричмонд герцогы Ройдің жұмысын үлкен қызығушылықпен қарады. Сонымен қатар, ол Ұлыбританияның ұлттық зерттеулердің болмауына байланысты көптеген еуропалық елдердің стандарттарынан қалып қойғанын жақсы білді. Сонымен қатар, француз басқыншылығының жаңадан туған қаупі оны дәл карталардың, әсіресе оңтүстік округтердің жоқтығынан алаңдатты. Іс-қимылға түрткі болған нәрсе - Шығыс Үндістан компаниясы үшін арналған жаңа жетілдірілген Рамсден теодолитінің кенеттен қолжетімділігі болды. 21 маусымда 1791 жылы осы құралды сатып алу Орднанс Survey-дің ашылуы ретінде қарастырылды. Ричмонд келесі күні Айзек Далбиді оның алғашқы қызметкері етіп тағайындады, Ройдің зерттеуін кеңейту туралы тапсырма берді. Келесі айда Ричмонд Уильям Мадж және Эдвард Уильямстарды тағайындады, соңғысы зерттеудің бірінші бақылаушысы болды.
In the aftermath of the Jacobite rising of 1745 it was recognised that there was a need for an accurate map of the Scottish Highlands and the necessary survey was initiated in 1747 by Lieutenant Colonel David Watson, a Deputy Quartermaster General of the Board of Ordnance. Watson employed William Roy as a civilian assistant to carry out the bulk of the work. Subsequently, Roy, having enlisted in the army and having become a very competent surveyor, proposed (1763) a national survey which would be a plan for defence at a time when French invasions were threatened. The proposal was rejected on grounds of expense. Roy continued to lobby for a survey and his ambitions were realised to a certain extent by an unexpected development. In 1783 the French Academy of Sciences claimed that the latitude and longitude differences between the Royal Observatory, Greenwich and the Paris Observatory were incorrect, and it was proposed (to the Royal Society) that the differences could be reconciled by high precision triangulation over the intervening terrain. The Royal Society agreed and, jointly with the Board of Ordnance, they invited Roy to oversee the project. (Main article; Anglo French Survey (1784–1790).) Roy's first task (1784) was to measure a base line between Hampton Poor House and King's Arbour on Hounslow Heath, a distance of just over 5 miles (8 km). This was a painstaking process: three rods of about 20 ft. were supported on trestles and the ends aligned to an accuracy of a thousandth part of an inch. The first rod was then carried to the end of the third, an operation to be repeated 1,370 times. The final measurement gave the length of the base as 27,404.01 ft. (8,352 metres). For the subsequent triangulation Roy ordered a new theodolite from leading instrument maker Jesse Ramsden. This Ramsden theodolite, delivered in 1787, for the first time divided angular scales accurately to within a second of arc. The theodolite was the largest ever constructed but, despite its massive size, it was carried from London to the Channel coast and employed on hills, steeples and a moveable tower. At each location the angles to other vertices of the triangulation mesh were measured many times, often at night time using newly devised lights. Finally the angle data was used to calculate the sides of the triangles by using spherical trigonometry. The final results were inconclusive, for triangulation was inferior to the precision of astronomical measurements, but the survey paved the way for all future work in terms of high precision measurements of length and angle, together with the techniques of calculating on an ellipsoidal surface. In his final report, published posthumously, Roy once again pressed for the extension of the survey to the rest of Britain. His successors would oblige. As Master of the Board of Ordnance (from 1782), Charles Lennox, 3rd Duke of Richmond, viewed Roy's work with great interest, At the same time he was acutely aware that Britain, lacking a national survey, was falling behind the standards of many other European countries. Moreover, the renewed threat of French invasion made him alarmed at the lack of accurate maps, particularly of the southern counties. The catalyst for action was the sudden availability of a new improved Ramsden theodolite which had been intended for the East India Company. The purchase of this instrument on 21 June 1791 by the Board is taken as the inauguration of the Ordnance Survey. The very next day Richmond appointed Isaac Dalby as its first employee, with a brief to extend Roy's survey. In the following month Richmond appointed William Mudge and Edward Williams, the latter as the first superintendent of the survey.
Hounslow базалық деңгейін қайта өлшеу
1784 жылы Хаунслоу Хит даласы арқылы бастапқы базалық сызықты өлшеу үшін Рой Адмиралтейство кемежайларындағы жаңа мачтадан үш келісімді бұранданы кесуге бұйрық берді. Бұлар дәл өлшеу үшін арналған еді, бірақ Рой Рамсденнен 100 футтік болат тізбекке де тапсырыс берді, оны жылдам алдын ала өлшеуге пайдалануға болатын. Келісімді бұрандалар ылғалға байланысты өзгергендіктен тиімсіз болып шықты және соңғы өлшеу үшін олар шыны бұрандалармен ауыстырылды; алайда Рой тізбектің өзі бұрандалар сияқты дәл екенін байқады. Осы себепті 1791 жылғы зерттеу екі жаңа 100 футтік тізбекпен базаны қайта өлшеуден басталды, екінші тізбек біріншісінің созылуын анықтау үшін пайдаланбауға шешім қабылданды. Өлшеу процесі өте дәл болды. Базаның ұзындығы бойында жер бедері толқынды болғандықтан, өлшеу әртүрлі еңістігі бар 26 кезеңде жүргізілді, әрбір кезеңдегі тізбектер көптеген аралық тіректермен мінсіз түзу сызыққа бекітілді. Бұл гипотенузалық өлшемдер кейін көлденең жазықтыққа проекцияланды. Сонымен қатар, температура күннен күнге өзгеріп отырды және әрбір өлшем 62°F температурада тізбек алатын ұзындыққа сәйкес түзетілді. Соңында, базаның ұзындығы оңтүстік базаның Темзадан жоғары биіктігін және Темзаның сағасына дейінгі құлауын ескере отырып, теңіз деңгейіндегі проекциясына дейін қысқартылды. Соңғы нәтиже Ройдің нәтижесінен шамамен 3 дюймге кем болды және базалық сызықтың орташа мәні 27 404,2 фут құрады. Екі мәннің айырмашылығы өлшеудің дәлдігі 1 дюймге 27 404 футқа тең дейтіндей болды, яғни 3 миллионнан бір бөлік.
For the 1784 measurement of the original base line across Hounslow Heath, Roy had ordered three deal rods cut from a new mast in the Admiralty dock yards. These were intended to be used for the precision measurement but Roy also ordered a 100 ft steel chain from Ramsden which could be used for a quick preliminary measurement. The deal rods proved ineffective because of their changes with humidity and they were replaced with glass rods for the final measurement; however Roy observed that the chain itself was just as accurate as the rods. For this reason the 1791 survey started by remeasuring the base with two new 100 ft chains, the second to be kept unused as a reference against which any stretching of the first would be detected. The process of measurement was exceedingly precise. Since the ground was undulating along the length of the base, the measurement was carried out over 26 stages with varying slopes, the chains for any one stage being constrained to a perfectly straight line by many intermediate supports. These hypotenuse measurements were then projected to the horizontal. Furthermore, the temperature varied from day to day and each measurement was corrected to the length that a chain would take at 62 °F. Finally, the length of the base was reduced to its projection at sea level using the height of the south base above the Thames and the fall in the Thames down to its estuary. The final result was approximately 3 inches less than that of Roy and the mean value of 27,404.2 ft. was taken of the baseline. The difference of the two values meant that the accuracy of the measurement could be claimed to be 1 inch in 27,404 ft, which is 3 parts per million.
Түзетулер
Зерттеу батысқа қарай барысында Мэдж үшбұрыштау арқылы белгіленген екі нүкте арасындағы жаңа базалық сызықты өлшеу арқылы оның дұрыстығын тексеруді шешті. Ол Солсбери жазығын таңдап, 1794 жылдың маусымында Олд Сарум қамалының жанындағы және Бэлфордқа жақын Бикон төбесі арасындағы нүктені өлшеді. Үшбұрыштау есебімен есептелген және өлшеу арқылы анықталған арақашықтық арасындағы айырмашылық бір дюймнан кем болды (жеті мильден асатын қашықтықта). Бұл нәтиже үшбұрыштаудың дәлдігін ғана емес, сонымен қатар Хаунслоу Хиттегі бастапқы базалық сызықтың өлшемдерін де растады. 1849 жылы қайта өлшеуден кейін «Солсбери базасы» (Хаунслоу Хиттегі бастапқы базаның орнына) келесі үшбұрыштаулар үшін база ретінде пайдаланылды. Келесі үшбұрыштау кезінде атмосфералық рефракция, шүмектің ауытқуы, температура және Жердің шар тәрізділігі (яғни үшбұрышта 180 градустан астам бұрыштар болуы мүмкін) тудырған қателер ескерілді.
As the survey proceeded westwards, Mudge decided to check its accuracy by measuring a new baseline between two points established by the triangulation. He chose Salisbury Plain, measuring between a point near Old Sarum Castle and Beacon Hill, near Bulford , in June 1794. The difference between the distance calculated by triangulation and that established by measurement was less than one inch (over a length of more than seven miles). The result verified not only the accuracy of the triangulation, but also the measurement of the original baseline on Hounslow Heath. After remeasurement in 1849 the "Salisbury Base" (rather than the original base on Hounslow Heath) provided the baseline for subsequent triangulation. During subsequent triangulation, errors due to atmospheric refraction, deflection of plumb bobs, temperature, and the spherical nature of the earth (meaning there were more than 180 degrees in a triangle) were all allowed for.