La Triangulación Principal de Gran Bretaña fue el primer estudio de triangulación de alta precisión de toda Gran Bretaña e Irlanda, llevado a cabo entre 1791 y 1853 bajo los auspicios de la Junta de Artillería . El objetivo del estudio era establecer coordenadas geográficas precisas de casi 300 puntos de referencia importantes que podrían utilizarse como puntos fijos de estudios topográficos locales a partir de los cuales se podrían dibujar mapas. Además, existía un objetivo puramente científico al proporcionar datos precisos para cálculos geodésicos como la determinación de la longitud de los arcos de los meridianos y la figura de la Tierra . William Roy (1726-1790) había propuesto un estudio de este tipo al finalizar el estudio anglo-francés , pero sólo después de su muerte la Junta de Artillería inició el estudio trigonométrico, motivado por consideraciones militares en una época de amenaza. Invasión francesa. La mayor parte del trabajo se llevó a cabo bajo la dirección de Isaac Dalby , William Mudge y Thomas Frederick Colby , pero la síntesis e informe final (1858) fue obra de Alexander Ross Clarke . La encuesta resistió la prueba del tiempo durante un siglo, hasta la Retriangulación de Gran Bretaña entre 1935 y 1962.
A raíz del levantamiento jacobita de 1745, se reconoció que era necesario un mapa preciso de las Tierras Altas de Escocia y el estudio necesario fue iniciado en 1747 por el teniente coronel David Watson, intendente general adjunto de la Junta de Artillería. . Watson contrató a William Roy como asistente civil para realizar la mayor parte del trabajo. Posteriormente, Roy, después de alistarse en el ejército y convertirse en un topógrafo muy competente, propuso (1763) un estudio nacional que sería un plan de defensa en un momento en que las invasiones francesas estaban amenazadas. La propuesta fue rechazada por motivos de gastos. [1]
Roy continuó presionando para que se realizara una encuesta y sus ambiciones se vieron realizadas hasta cierto punto por un acontecimiento inesperado. En 1783, la Academia Francesa de Ciencias afirmó que las diferencias de latitud y longitud entre el Observatorio Real, Greenwich y el Observatorio de París eran incorrectas, y se propuso (a la Royal Society ) que las diferencias podrían conciliarse mediante una triangulación de alta precisión sobre las distancias intermedias. terreno. [2] La Royal Society estuvo de acuerdo y, junto con la Junta de Artillería, invitaron a Roy a supervisar el proyecto. (Artículo principal; Estudio anglo-francés (1784-1790) .)
La primera tarea de Roy (1784) fue medir una línea de base entre Hampton Poor House ( 51°25′35″N 0°21′57″W / 51.4265°N 0.3657°W / 51.4265; -0.3657 ) y King's Arbor ( 51°28′47″N 0°27′01″W / 51.4798°N 0.4503°W / 51.4798; -0.4503 ) en Hounslow Heath , una distancia de poco más de 5 millas (8 km). [3] Este fue un proceso minucioso: tres varillas de unos 20 pies se apoyaron sobre caballetes y los extremos se alinearon con una precisión de una milésima parte de pulgada. Luego se llevó la primera varilla hasta el final de la tercera, operación que se repitió 1.370 veces. La medición final arrojó que la longitud de la base era de 27.404,01 pies (8.352 metros).
Para la triangulación posterior [4] Roy encargó un nuevo teodolito al destacado fabricante de instrumentos Jesse Ramsden . Este teodolito de Ramsden , entregado en 1787, dividió por primera vez escalas angulares con precisión dentro de un segundo de arco . [5] [6] El teodolito fue el más grande jamás construido pero, a pesar de su enorme tamaño, fue transportado desde Londres hasta la costa del Canal y empleado en colinas, campanarios y una torre móvil. En cada ubicación, los ángulos con respecto a otros vértices de la malla de triangulación se midieron muchas veces, a menudo de noche, utilizando luces recién diseñadas. Finalmente, los datos de los ángulos se utilizaron para calcular los lados de los triángulos mediante trigonometría esférica . [7]
Los resultados finales no fueron concluyentes, ya que la triangulación era inferior a la precisión de las mediciones astronómicas, pero el estudio abrió el camino para todos los trabajos futuros en términos de mediciones de longitud y ángulo de alta precisión, junto con las técnicas de cálculo sobre una superficie elipsoidal. En su informe final, publicado póstumamente, Roy presionó una vez más para que la encuesta se extendiera al resto de Gran Bretaña. Sus sucesores lo harían. Como maestro de la Junta de Artillería (desde 1782), Charles Lennox, tercer duque de Richmond, veía el trabajo de Roy con gran interés. Al mismo tiempo, era muy consciente de que Gran Bretaña, al carecer de un estudio nacional, se estaba quedando atrás de los estándares de muchos. otros países europeos. Además, la renovada amenaza de invasión francesa lo alarmó por la falta de mapas precisos, particularmente de los condados del sur. El catalizador para la acción fue la repentina disponibilidad de un nuevo teodolito Ramsden mejorado [8] que estaba destinado a la Compañía de las Indias Orientales . La compra de este instrumento el 21 de junio de 1791 por la Junta se toma como la inauguración del Ordnance Survey . [9] Al día siguiente, Richmond nombró a Isaac Dalby como su primer empleado, con el encargo de ampliar la encuesta de Roy. [10] En el mes siguiente, Richmond nombró a William Mudge y Edward Williams, este último como el primer superintendente de la encuesta.
Para la medición de 1784 de la línea de base original a través de Hounslow Heath, Roy había ordenado que se cortaran tres varillas de un nuevo mástil en los astilleros del Admiralty. Estaban destinados a usarse para mediciones de precisión, pero Roy también encargó una cadena de acero de 100 pies a Ramsden que podría usarse para una medición preliminar rápida. [11] Las varillas de trato resultaron ineficaces debido a sus cambios con la humedad y fueron reemplazadas por varillas de vidrio para la medición final; sin embargo, Roy observó que la cadena en sí era tan precisa como las varillas. Por esta razón, el estudio de 1791 comenzó volviendo a medir la base con dos nuevas cadenas de 100 pies, la segunda se mantuvo sin uso como referencia para detectar cualquier estiramiento de la primera.
El proceso de medición fue sumamente preciso. [12] Dado que el terreno era ondulado a lo largo de la base, la medición se llevó a cabo en 26 etapas con diferentes pendientes, y las cadenas de cada etapa estaban limitadas a una línea perfectamente recta por muchos soportes intermedios. Estas medidas de hipotenusa luego se proyectaron hacia la horizontal. Además, la temperatura variaba de un día a otro y cada medición se corregía a la longitud que tomaría una cadena a 62 °F. Finalmente, la longitud de la base se redujo hasta su proyección al nivel del mar utilizando la altura de la base sur sobre el Támesis y la caída del Támesis hasta su desembocadura. El resultado final fue aproximadamente 3 pulgadas menor que el de Roy y de la línea de base se tomó el valor medio de 27.404,2 pies. La diferencia de los dos valores significó que se podría afirmar que la precisión de la medición fue de 1 pulgada en 27,404 pies, que es 3 partes por millón.
A medida que el estudio avanzaba hacia el oeste, Mudge decidió comprobar su precisión midiendo una nueva línea de base entre dos puntos establecidos por la triangulación. Eligió la llanura de Salisbury , midiendo entre un punto cerca del antiguo castillo de Sarum ( 51°05′44″N 1°47′54″W / 51.0955°N 1.7984°W / 51.0955; -1.7984 ) y Beacon Hill, cerca de Bulford ( 51°11′01″N 1°43′20″W / 51.1835°N 1.7221°W / 51.1835; -1.7221 ), en junio de 1794. La diferencia entre la distancia calculada por triangulación y la establecida por medición fue menos de una pulgada (en una longitud de más de siete millas). [14] El resultado verificó no sólo la precisión de la triangulación, sino también la medición de la línea de base original en Hounslow Heath. [15] Después de la nueva medición en 1849, la "Base de Salisbury" (en lugar de la base original en Hounslow Heath) proporcionó la base para la triangulación posterior. [dieciséis]
Durante la triangulación posterior, se tuvieron en cuenta los errores debidos a la refracción atmosférica, la desviación de las plomadas , la temperatura y la naturaleza esférica de la Tierra (lo que significa que había más de 180 grados en un triángulo ).