Основная триангуляция Британии была первой высокоточной триангуляционной съемкой всей Великобритании и Ирландии, проведенной между 1791 и 1853 годами под эгидой Совета по артиллерийскому вооружению . Целью съемки было установление точных географических координат почти 300 значимых ориентиров, которые могли бы использоваться в качестве фиксированных точек местных топографических съемок, с которых можно было бы составлять карты. Кроме того, была чисто научная цель в предоставлении точных данных для геодезических расчетов, таких как определение длины дуг меридиана и фигуры Земли . Такая съемка была предложена Уильямом Роем (1726–1790) по завершении им Англо-французской съемки, но только после его смерти Совет по артиллерийскому вооружению инициировал тригонометрическую съемку, мотивированную военными соображениями во время угрозы французского вторжения. Большая часть работы была выполнена под руководством Айзека Долби , Уильяма Маджа и Томаса Фредерика Колби , но окончательный синтез и отчет (1858) были работой Александра Росса Кларка . Исследование выдержало испытание временем в течение столетия, вплоть до Ретриангуляции Великобритании между 1935 и 1962 годами.
После восстания якобитов в 1745 году было признано, что существует необходимость в точной карте Шотландского нагорья , и необходимое обследование было начато в 1747 году подполковником Дэвидом Уотсоном, заместителем генерального квартирмейстера Совета по артиллерийскому вооружению . Уотсон нанял Уильяма Роя в качестве гражданского помощника для выполнения основной части работы. Впоследствии Рой, завербовавшись в армию и став очень компетентным геодезистом, предложил (1763) национальное обследование, которое стало бы планом обороны в то время, когда возникала угроза французского вторжения. Предложение было отклонено по причине расходов. [1]
Рой продолжал лоббировать проведение обследования, и его амбиции были реализованы в определенной степени благодаря неожиданному развитию событий. В 1783 году Французская академия наук заявила, что различия в широте и долготе между Королевской обсерваторией, Гринвичем и Парижской обсерваторией были неверными, и было предложено (Королевскому обществу ), что различия могут быть согласованы с помощью высокоточной триангуляции по промежуточной местности. [2] Королевское общество согласилось и совместно с Советом по артиллерийскому вооружению пригласило Роя курировать проект. (Основная статья; Anglo-French Survey (1784–1790) .)
Первой задачей Роя (1784) было измерение базовой линии между Hampton Poor House ( 51°25′35″N 0°21′57″W / 51.4265°N 0.3657°W / 51.4265; -0.3657 ) и King's Arbour ( 51°28′47″N 0°27′01″W / 51.4798°N 0.4503°W / 51.4798; -0.4503 ) на пустоши Хаунслоу , расстояние чуть более 5 миль (8 км). [3] Это был кропотливый процесс: три стержня длиной около 20 футов поддерживались на козлах, а концы выровнялись с точностью до тысячной доли дюйма. Затем первый стержень переносился к концу третьего, операция повторялась 1370 раз. Окончательное измерение дало длину основания 27 404,01 фута (8 352 метра).
Для последующей триангуляции [4] Рой заказал новый теодолит у ведущего производителя инструментов Джесси Рамсдена . Этот теодолит Рамсдена , доставленный в 1787 году, впервые разделил угловые шкалы с точностью до секунды дуги . [5] [6] Теодолит был самым большим из когда-либо построенных, но, несмотря на его массивные размеры, его перевезли из Лондона на побережье Ла-Манша и использовали на холмах, шпилях и передвижной башне. В каждом месте углы к другим вершинам триангуляционной сетки измерялись много раз, часто в ночное время с использованием недавно изобретенных фонарей. Наконец, данные об углах использовались для расчета сторон треугольников с помощью сферической тригонометрии . [7]
Окончательные результаты были неубедительными, поскольку триангуляция уступала точности астрономических измерений, но съемка проложила путь для всей будущей работы с точки зрения высокоточных измерений длины и угла, вместе с методами расчета на эллипсоидальной поверхности. В своем заключительном отчете, опубликованном посмертно, Рой снова настаивал на расширении съемки на остальную часть Британии. Его преемники были обязаны это сделать. Будучи магистром Совета по артиллерийскому вооружению (с 1782 г.), Чарльз Леннокс, 3-й герцог Ричмонд, с большим интересом рассматривал работу Роя. В то же время он остро осознавал, что Британия, не имея национальной съемки, отстает от стандартов многих других европейских стран. Более того, возобновившаяся угроза французского вторжения заставила его встревожиться из-за отсутствия точных карт, особенно южных графств. Катализатором действий стало внезапное появление нового улучшенного теодолита Рамсдена [8] , который предназначался для Ост-Индской компании . Покупка этого инструмента Советом 21 июня 1791 года считается инаугурацией Картографического управления . [9] Уже на следующий день Ричмонд назначил Исаака Долби своим первым сотрудником, поручив ему расширить сферу деятельности Роя. [10] В следующем месяце Ричмонд назначил Уильяма Маджа и Эдварда Уильямса, последнего — первым суперинтендантом управления.
Для измерения исходной базовой линии через пустошь Хаунслоу в 1784 году Рой заказал три рейки из дока, отрезанных от новой мачты на верфях Адмиралтейства. Они предназначались для точного измерения, но Рой также заказал 100-футовую стальную цепь из Рамсдена, которую можно было использовать для быстрого предварительного измерения. [11] Рейки из дока оказались неэффективными из-за их изменений под воздействием влажности, и для окончательного измерения их заменили стеклянными рейками; однако Рой заметил, что сама цепь была такой же точной, как и рейки. По этой причине обследование 1791 года началось с повторного измерения базы двумя новыми 100-футовыми цепями, вторую из которых следовало оставить неиспользованной в качестве эталона, по отношению к которому можно было бы обнаружить любое растяжение первой.
Процесс измерения был чрезвычайно точным. [12] Поскольку земля была волнистой по длине основания, измерение проводилось на 26 этапах с различными уклонами, цепи для любого этапа были ограничены идеально прямой линией многими промежуточными опорами. Эти измерения гипотенузы затем проецировались на горизонталь. Кроме того, температура менялась изо дня в день, и каждое измерение корректировалось до длины, которую цепь будет иметь при 62 °F. Наконец, длина основания была уменьшена до ее проекции на уровне моря с использованием высоты южного основания над Темзой и падения Темзы до ее устья. Окончательный результат был примерно на 3 дюйма меньше, чем у Роя, и среднее значение 27 404,2 фута было взято из базовой линии. Разница двух значений означала, что точность измерения можно было утверждать как 1 дюйм на 27 404 фута, что составляет 3 части на миллион.
По мере продвижения исследования на запад Мадж решил проверить его точность, измерив новую базовую линию между двумя точками, установленными с помощью триангуляции. Он выбрал равнину Солсбери , проведя измерения между точкой около замка Олд-Сарум ( 51°05′44″N 1°47′54″W / 51.0955°N 1.7984°W / 51.0955; -1.7984 ) и холмом Бикон, около Булфорда ( 51°11′01″N 1°43′20″W / 51.1835°N 1.7221°W / 51.1835; -1.7221 ) в июне 1794 года. Разница между расстоянием, рассчитанным с помощью триангуляции, и расстоянием, установленным путем измерения, составила менее одного дюйма (на расстоянии более семи миль). [14] Результат подтвердил не только точность триангуляции, но и измерение исходной базовой линии на пустоши Хаунслоу. [15] После повторного измерения в 1849 году «База Солсбери» (а не исходная база на пустоши Хаунслоу) предоставила базовую линию для последующей триангуляции. [16]
В ходе последующей триангуляции были учтены ошибки, вызванные атмосферной рефракцией, отклонением отвесов , температурой и сферической природой Земли (то есть в треугольнике было более 180 градусов ).