Anglo -French Survey (1784–1790) была геодезической съемкой для измерения относительного положения Королевской Гринвичской обсерватории и Парижской обсерватории с помощью триангуляции . Английские операции, выполненные Уильямом Роем , состояли из измерений баз в Хаунслоу-Хит (1784) и Ромни-Марш (1787), измерений углов треугольников (1787–1788) и, наконец, расчета всех треугольников (1788–1790). Съемка очень значима как первая точная съемка в Британии и предшественница работы Ordnance Survey , которая была основана в 1791 году, через год после смерти Роя.
В конце жизни, когда ему было 57 лет, Рою предоставили возможность создать свою прочную репутацию в мире геодезии . Открытие пришло с совершенно неожиданной стороны. В 1783 году директор Парижской обсерватории Кассини де Тюри направил мемуары [1] Королевскому обществу в Лондоне, в которых он выразил серьезные сомнения относительно измерений широты и долготы, проведенных в Королевской Гринвичской обсерватории . Он предположил, что правильные значения могут быть найдены путем объединения цифр Парижской обсерватории с точной тригонометрической съемкой между двумя обсерваториями. (Французские съемки уже были проведены в ходе подготовки карты Франции .) Эта критика была решительно отвергнута Невилом Маскелином , который был убежден в точности измерений в Гринвиче, но в то же время он понимал, что мемуары Кассини предоставили средство для содействия государственному финансированию съемки, которая была бы ценна сама по себе. [1] Одобрение было получено, и сэр Джозеф Бэнкс , президент Королевского общества , предложил, чтобы Рой возглавил проект. Рой с радостью принял это предложение и приступил к делу, представив короне сильно заниженный бюджет на рабочую силу (наиболее крупный элемент) и новые точные приборы, которые должны были быть сконструированы Джесси Рамсденом . Весь проект описан в трех больших статьях Роя в Philosophical Transactions of the Royal Society of London в 1785, 1787 и 1790 годах. [2] Более краткие отчеты о проекте есть в « Истории королевских инженеров» Портера [3] и в каждой истории Ordnance Survey, особенно в книге Сеймура [4] , а также в книге Оуэна и Пилбима. [5]
Первой задачей любого обследования является установление исходной линии, и после поиска Роем и тремя другими членами Королевского общества 16 апреля они остановились на самом сердце того, что в основном все еще было общинной землей , западной полосе Хаунслоу-Хит. Это был почти равномерный спуск с 83–57 футов (25–17 м) AOD между King's Arbour (увековеченным копией пушки снаружи Northern Perimeter Road аэропорта Хитроу ) и точкой на полях Hampton Poor-house , в пяти милях и одной тысяче футов к юго-востоку. Направление было сначала выбрано в соответствии с рельефом местности, но было замечено, что оно почти совпадает с телескопическим видом на шпиль церкви Всех Святых в Банстеде , примерно в 12 милях, и поэтому оно было сделано так, чтобы точно совпадать с этим направлением: оно показано синей линией на карте выше.
Земля была очищена от кустарников, и предварительное измерение линии было проведено с помощью 100-футовой стальной цепи из 100 звеньев, подготовленной Джесси Рамсденом . Было намерение провести более точные измерения с помощью набора из трех калиброванных еловых стержней, изготовленных как 20-футовые в длину. Три поддерживались на козлах, а концы были выровнены с точностью до тысячной доли дюйма. Затем первый стержень был перенесен к концу третьего, операция была повторена 1370 раз. К сожалению, еловые стержни пришлось отказаться из-за их подверженности удлинению и укорачиванию в сырую погоду, и их заменили стержнями толщиной в один дюйм, сделанными из стекла. Стержни не были подвержены воздействию влажности, но было важно внести поправку на тепловое расширение. Также была поправка на уровень моря, поскольку расчеты обследования были отнесены к этой высоте. Окончательное измерение дало длину основания в 27404,01 фута. Измерение основания с такой высокой точностью стало выдающимся достижением, и в знак признания этого Королевское общество в 1785 году наградило Роя медалью Копли .
В 1784 году концы базовой линии были отмечены центральными осями двух вертикальных деревянных труб, над которыми центрировался теодолит для измерений от базы: трубы также могли поддерживать флагштоки в качестве маркеров, когда база была видна с других станций (или один конец от другого). После повторной съемки в 1791 году (OS1791-1794) трубы были заменены пушками, которые все еще находятся на месте, хотя несомненно, что пушки были потревожены и слегка перемещены за прошедшие годы. Современное местоположение юго-восточных конечных точек находится в Рой-Гроув, Хэмптон . Северо-западный конец в аэропорту Хитроу расположен на северной периметральной дороге. [6] [7] Таблички рядом с пушками гласят следующее:
ЭТА ТАБЛИЧКА БЫЛА ПРИКРЕПЛЕНА В 1926 ГОДУ В ОТКРОВЕНИЕ 200-
ЛЕТИЯ СО ДНЯ РОЖДЕНИЯ ГЕНЕРАЛ-МАЙОРАЛА УИЛЬЯМА РОЯ, ФРС,
РОДИВШЕГОСЯ 4 МАЯ 1726 ГОДА – УМЕРШЕГО 1 ИЮЛЯ 1790 ГОДА.
ОН ЗАДУМАЛ ИДЕЮ ПРОВЕДЕНИЯ ТРИАНГУЛЯЦИИ ЭТОЙ
СТРАНЫ И СОЗДАНИЯ ПОЛНОЙ И ТОЧНОЙ КАРТЫ, И
ТЕМ САМЫМ ЗАЛОЖИЛ ОСНОВУ ВОЕННО-ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛЕДОВАНИЯ.
ЭТО ПУШКА ОТМЕЧАЕТ ЮГО-ВОСТОЧНУЮ КОНЕЧНОСТЬ БАЗЫ, КОТОРАЯ БЫЛА ИЗМЕРЕНА В 1784 ГОДУ
ПОД НАБЛЮДЕНИЕМ ГЕНЕРАЛА РОЯ, КАК ЧАСТЬ НАБЛЮДЕНИЙ
ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОГО ПОЛОЖЕНИЯ ГРИНВИЧСКОЙ
И ПАРИЖСКОЙ ОБСЕРВАТОРИЙ. ЭТО ИЗМЕРЕНИЕ БЫЛО
ВОЗМОЖНО БЛАГОДАРЯ ЩЕДРОСТИ ЕГО ВЕЛИЧЕСТВА КОРОЛЯ ГЕОРГА III, КОТОРЫЙ
ПРОВЕРИЛ РАБОТЫ 21 АВГУСТА 1784 ГОДА.
БАЗА БЫЛА ИЗМЕРЕНА СНОВА В 1791 ГОДУ КАПИТАНОМ МАДЖЕМ, КАК НАЧАЛО
ГЛАВНОЙ ТРИАНГУЛЯЦИИ ВЕЛИКОБРИТАНИИ.
ДЛИНА ОСНОВАНИЯ – ПРИВЕДЕННАЯ К СУМ
• ПО ИЗМЕРЕНИЯМ РОЯ – 27404,01 ФУТА
• ПО ИЗМЕРЕНИЯМ МАДЖА – 27404,24 ФУТА
• ОПРЕДЕЛЕНА КЛАРКОМ В 1858 ГОДУ В СООТВЕТСТВИИ С СТАНДАРТОМ
01 ОРГАНИЗАЦИОННОГО ОБЗОРНОГО ОБОЗРЕНИЯ – 27406,19 ФУТА
После того, как базовая линия была измерена, Рой был готов как можно скорее приступить к триангуляции, но ему помешала неспособность Рамсдена предоставить новый теодолит . Это привело к определенной желчи, и Рой зашел так далеко, что обвинил Рамсдена в нерадивости и медлительности — публично [8] и в своем следующем отчете в Philosophical Transactions [9] .
Отчет 1787 года свидетельствует о том, как Рой был занят, ожидая теодолит. В первом разделе рассматривается предлагаемый маршрут съемки. Большая точность достигается, если треугольники сохраняют правильную форму, и рисунок показывает, что большинство из них близки к равносторонним, с отклонениями только там, где треугольники уменьшаются в размере к основаниям и где они должны простираться через Ла-Манш . Типичные стороны составляют около 20 миль, но линии, пересекающие Ла-Манш, имеют длину до 45 миль.
Вторая часть отчета представляет собой тщательное изучение результатов исследования Франции между Парижем и Дюнкерком , проведенного Кассини . Третья часть включает сравнение семи моделей Фигуры Земли , выведенных из двух экспериментов: меридианных дуг и маятниковых экспериментов, а Рой продолжает предлагать дополнительные меридиональные дуги в Индии и России, а также дугу долготы на экваторе. Наконец, он обращается с просьбой о продолжении исследования к остальной части Великобритании.
Теодолит Рамсдена был в конечном итоге доставлен летом 1787 года, и вся спешка была сделана, чтобы завершить как можно больше до зимы. Первые треугольники были от концов основания до башни Хэнгер-Хилл в Илинге и холма Св. Анны в Чертси , с дополнительным прицелом на Виндзорский замок только с северо-западного конца. Таким образом, два угла были измерены на юго-восточном конце основания и четыре угла на северо-западном конце. Затем теодолит был перемещен на Хэнгер-Хилл, где концы базовой линии наблюдались с другого направления, и еще три новые линии прицеливания были установлены на Королевскую обсерваторию, Гринвич , Верхний Норвуд и Сто акров ( Банстед ). Таким образом, сетка треугольников была продлена вниз к побережью, где можно было сделать прицелы на некоторые французские станции, которые были измерены в ходе триангуляции Кассини. На рисунке ниже показана фактическая триангуляция, рельеф делает структуру более понятной. Обратите внимание на вторую базу в Ромни-Марш . Сравнив измеренную длину с длиной, рассчитанной с помощью триангуляционной сетки, можно было оценить точность каркаса.
Процесс кажется обманчиво простым, но он требовал многого в плане настойчивости и организации. Как только теодолит оказывался на станции, сигнальщики отправлялись на все другие станции, которые должны были наблюдаться с этой точки, обычно на пять или шесть станций, но в случае Фэрлайт-Хед их было до 10. Для коротких расстояний было достаточно простого флагштока, но для более дальних прицелов необходимо было использовать огни ночью. Самые яркие огни, так называемые белые огни, получались путем сжигания зажигательной смеси, которая горела лишь короткое время. Использование этих огней поперек канала влекло за собой тщательную организацию времени, которая могла учитывать капризы погоды и карманные часы. На многих станциях для теодолита или сигналов необходимо было поднять инструмент на переносной вышке высотой более 30 футов. Башня состояла из двух компонентов: внутренняя рама поддерживала инструмент, а внешняя поддерживала наблюдателей, таким образом сводя к минимуму помехи для инструмента.
В окончательном отчете 1790 года [10] представлены цифры расстояния между Парижем и Гринвичем, а также точные широта, долгота и высота британских триангуляционных станций. На протяжении всей съемки Рой использовал каждую возможность, чтобы зафиксировать положение как можно большего количества второстепенных ориентиров в надежде, что они будут использованы в качестве основы для будущих топографических съемок, на основе которых можно будет подготовить новые карты для графств Мидлсекс , Суррей , Кент и Сассекс . Фактически эти графства были повторно обследованы в ходе Главной триангуляции Великобритании , которая началась в 1791 году, через год после его смерти. На момент своей смерти он исправлял окончательные корректуры своего отчета, и работа была доведена до конца Исааком Долби , старшим гражданским служащим Совета по артиллерийскому делу, который организовал расчеты треугольников.