Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
1791–1853 геодезическая съемка Великобритании
1791–1853 geodetic survey of Britain
Основная триангуляция Великобритании была первой высокоточной триангуляционной съемкой всей Великобритании и Ирландии, проведенной в период с 1791 по 1853 год под эгидой Военно-топографической службы. Целью съемки было определение точных географических координат почти 300 важных ориентиров, которые могли использоваться в качестве опорных пунктов для местных топографических съемок, на основе которых создавались карты. Помимо этого, преследовалась чисто научная цель – предоставление точных данных для геодезических расчетов, таких как определение длины дуг меридиана и формы Земли. Необходимость проведения такой съемки была предложена Уильямом Роем (1726–1790) после завершения англо-французской съемки, однако Военно-топографическая служба приступила к тригонометрической съемке лишь после его смерти, что было обусловлено военными соображениями в условиях угрозы французского вторжения. Большая часть работ выполнялась под руководством Исаака Далби, Уильяма Маджа и Томаса Фредерика Колби, но окончательный анализ и отчет (1858) был подготовлен Александром Россом Кларком. Съемка успешно использовалась в течение столетия, до повторной триангуляции Великобритании, проведенной в период с 1935 по 1962 год.
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.
История
После восстания якобитов 1745 года была признана необходимость в точной карте Шотландского нагорья, и соответствующая съемка была начата в 1747 году подполковником Дэвидом Уотсоном, заместителем генерал-квартирмейстера Совета по вооружениям. Уотсон нанял Уильяма Роя в качестве гражданского помощника для выполнения основной части работы. Впоследствии Рой, поступив на военную службу и став весьма компетентным геодезистом, предложил (в 1763 году) провести общенациональную съемку, которая могла бы служить планом обороны в условиях угрозы французского вторжения. Предложение было отклонено из-за высокой стоимости. Рой продолжал добиваться проведения съемки, и его амбиции в определенной степени реализовались благодаря неожиданному стечению обстоятельств. В 1783 году Французская академия наук заявила, что разница в широте и долготе между Гринвичской королевской обсерваторией и Парижской обсерваторией определена неверно, и предложила (Королевскому обществу) согласовать эти различия посредством высокоточной триангуляции на промежуточной территории. Королевское общество согласилось и совместно с Советом по вооружениям пригласило Роя руководить этим проектом. (Основная статья: Англо-французская съемка (1784–1790 гг.)). Первой задачей Роя (в 1784 году) было измерение базовой линии между Хэмптон-Пур-Хаусом и Кингс-Арбур на Хонслоу-Хит, протяженностью чуть более 5 миль (8 км). Это был кропотливый процесс: три шеста длиной около 20 футов поддерживались на треногах, а их концы выравнивались с точностью до тысячной доли дюйма. Затем первый шест переносили к концу третьего, и эта операция повторялась 1370 раз. Окончательное измерение дало длину базовой линии в 27 404,01 фута (8352 метра). Для последующей триангуляции Рой заказал новый теодолит у ведущего производителя инструментов Джесси Рамсдена. Этот теодолит Рамсдена, поставленный в 1787 году, впервые позволял делить угловые шкалы с точностью до секунды дуги. Теодолит был самым большим из когда-либо созданных, но, несмотря на свои внушительные размеры, его перевезли из Лондона к побережью Ла-Манша и использовали на холмах, шпилях и передвижной башне. В каждой точке измерения углов к другим вершинам триангуляционной сети производились многократно, часто ночью с использованием недавно разработанных сигнальных огней. В конечном итоге данные об углах были использованы для вычисления сторон треугольников с помощью сферической тригонометрии. Окончательные результаты оказались неубедительными, поскольку точность триангуляции уступала астрономическим измерениям, однако съемка заложила основу 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 вновь настоял на расширении съемки на всю территорию Великобритании. Его преемники удовлетворили эту просьбу. Будучи мастером Совета по вооружениям (с 1782 года), Чарльз Леннокс, 3-й герцог Ричмондский, проявлял большой интерес к работе Роя. В то же время он прекрасно понимал, что Великобритания, не имея общенациональной съемки, отстает от стандартов многих других европейских стран. Более того, возобновившаяся угроза французского вторжения вызвала у него тревогу из-за отсутствия точных карт, особенно южных графств. Катализатором для действий стала внезапная доступность нового усовершенствованного теодолита Рамсдена, который предназначался для Ост-Индской компании. Покупка этого инструмента Советом 21 июня 1791 года считается началом работы Ордонанс-сюрвей (Военно-топографической службы). На следующий день Ричмонд назначил Айзека Далби своим первым сотрудником, поручив ему продолжить съемку, начатую Роем. В следующем месяце Ричмонд назначил Уильяма Маджа и Эдварда Уильямса, причем последний стал первым руководителем съемки.
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.
Повторное измерение исходной линии Hounslow
Для измерения в 1784 году первоначальной базовой линии через Хонслоу-Хит Рой заказал три стержня из новой мачты на верфях Адмиралтейства. Они предназначались для прецизионных измерений, но Рой также заказал у Рамсдена 100-футовую стальную цепь, которую можно было использовать для быстрого предварительного измерения. Стержни из сосны оказались неэффективными из-за изменений, вызванных влажностью, и были заменены стеклянными стержнями для окончательного измерения; однако Рой заметил, что сама цепь была столь же точна, как и стержни. По этой причине обследование 1791 года началось с повторного измерения основания с использованием двух новых 100-футовых цепей, вторая из которых оставалась неиспользованной в качестве эталона для выявления любого растяжения первой. Процесс измерения был исключительно точным. Поскольку поверхность земли вдоль основания была неровной, измерения проводились в 26 этапов с различными уклонами, при этом цепи на каждом этапе удерживались в идеально прямой линии множеством промежуточных опор. Затем эти измерения по гипотенузе были спроецированы на горизонтальную плоскость. Кроме того, температура менялась ежедневно, и каждое измерение корректировалось до длины, которую цепь имела бы при 62 °F. Наконец, длина основания была приведена к проекции на уровне моря, используя высоту южного конца основания над Темзой и уклон реки Темзы к ее устью. Конечный результат был примерно на 3 дюйма меньше, чем у Роя, и в качестве длины базовой линии было принято среднее значение в 27 404,2 фута. Разница между этими двумя значениями означала, что точность измерения составляла 1 дюйм на 27 404 фута, то есть 3 части на миллион.
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.
Исправления
По мере продвижения съёмки на запад, Мэдж решил проверить её точность, измерив новую базовую линию между двумя пунктами, определёнными триангуляцией. Он выбрал равнину Солсбери, произведя измерения между точкой вблизи Старого Сарумского замка и холмом Бикон, недалеко от Булфорда, в июне 1794 года. Разница между расстоянием, вычисленным триангуляцией, и расстоянием, установленным непосредственным измерением, составила менее одного дюйма (на протяжении более семи миль). Этот результат подтвердил не только точность триангуляции, но и измерение первоначальной базовой линии на Хонслоу-Хите. После повторных измерений в 1849 году "база Солсбери" (а не исходная база на Хонслоу-Хите) стала базой для последующих триангуляций. При последующих триангуляциях учитывались ошибки, вызванные атмосферной рефракцией, отклонением отвесов, температурой и сферической формой Земли (то есть, в треугольнике могли быть углы, превышающие 180 градусов).
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.