La Triangulación Principal de Gran Bretaña fue el primer estudio de triangulación de alta precisión de toda Gran Bretaña e Irlanda, realizado 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 significativos que pudieran usarse como puntos fijos de estudios topográficos locales a partir de los cuales pudieran dibujarse mapas. Además, había un objetivo puramente científico al proporcionar datos precisos para cálculos geodésicos como la determinación de la longitud de los arcos meridianos y la figura de la Tierra . William Roy (1726-1790) había propuesto un estudio de este tipo al completar el Estudio anglo-francés, pero fue solo después de su muerte que la Junta de Artillería inició el estudio trigonométrico, motivado por consideraciones militares en una época de amenaza de 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 y el informe finales (1858) fueron obra de Alexander Ross Clarke . El estudio resistió la prueba del tiempo durante un siglo, hasta la Retriangulación de Gran Bretaña entre 1935 y 1962.
Tras el levantamiento jacobita de 1745, se reconoció la necesidad de un mapa preciso de las Tierras Altas de Escocia y el teniente coronel David Watson, viceintendente general de la Junta de Artillería , inició el estudio necesario en 1747. Watson contrató a William Roy como asistente civil para llevar a cabo la mayor parte del trabajo. Posteriormente, Roy, tras 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 se amenazaban invasiones francesas. La propuesta fue rechazada por razones de gastos. [1]
Roy siguió presionando para que se realizara un estudio topográfico y sus ambiciones se hicieron realidad hasta cierto punto gracias a un acontecimiento inesperado. En 1783, la Academia Francesa de Ciencias afirmó que las diferencias de latitud y longitud entre el Observatorio Real de Greenwich y el Observatorio de París eran incorrectas, y se propuso (a la Royal Society ) que las diferencias se podrían conciliar mediante una triangulación de alta precisión sobre el terreno intermedio. [2] La Royal Society estuvo de acuerdo y, junto con la Junta de Artillería, invitó a Roy a supervisar el proyecto. (Artículo principal; Estudio anglo-francés (1784-1790) .)
La primera tarea de Roy (1784) fue medir una línea base entre Hampton Poor House ( 51°25′35″N 0°21′57″O / 51.4265, -0.3657 ) y King's Arbour ( 51°28′47″N 0°27′01″O / 51.4798, -0.4503 ) en Hounslow Heath , una distancia de poco más de 5 millas (8 km). [3] Este fue un proceso minucioso: se colocaron tres varillas de unos 20 pies sobre caballetes y se alinearon los extremos con una precisión de una milésima parte de una pulgada. Luego se llevó la primera varilla hasta el extremo de la tercera, una operación que se repitió 1.370 veces. La medición final dio como resultado una longitud de la base de 27.404,01 pies (8.352 metros).
Para la triangulación posterior [4] Roy encargó un nuevo teodolito al importante fabricante de instrumentos Jesse Ramsden . Este teodolito de Ramsden , entregado en 1787, dividió por primera vez escalas angulares con precisión de un segundo de arco . [5] [6] El teodolito fue el más grande jamás construido pero, a pesar de su enorme tamaño, fue llevado desde Londres a la costa del Canal y utilizado en colinas, campanarios y una torre móvil. En cada ubicación, los ángulos con otros vértices de la malla de triangulación se midieron muchas veces, a menudo de noche utilizando luces recién ideadas. Finalmente, los datos de los ángulos se utilizaron para calcular los lados de los triángulos utilizando 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 allanó el camino para todo el trabajo futuro en términos de mediciones de alta precisión de longitud y ángulo, junto con las técnicas de cálculo en una superficie elipsoidal. En su informe final, publicado póstumamente, Roy presionó una vez más para la extensión del estudio al resto de Gran Bretaña. Sus sucesores estarían dispuestos a hacerlo. Como Maestro de la Junta de Artillería (desde 1782), Charles Lennox, tercer duque de Richmond, vio 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 y mejorado teodolito Ramsden [8] que había sido destinado a la Compañía de las Indias Orientales . La compra de este instrumento el 21 de junio de 1791 por parte de la Junta se considera la inauguración del Ordnance Survey . [9] Al día siguiente, Richmond nombró a Isaac Dalby como su primer empleado, con el mandato de ampliar el estudio de Roy. [10] Al mes siguiente, Richmond nombró a William Mudge y Edward Williams, este último como el primer superintendente del estudio.
Para la medición de 1784 de la línea de base original a través de Hounslow Heath, Roy había pedido tres varillas de madera de pino cortadas de un mástil nuevo en los astilleros del Almirantazgo. Estas estaban destinadas a ser utilizadas para la medición de precisión, pero Roy también pidió una cadena de acero de 100 pies a Ramsden que podría usarse para una medición preliminar rápida. [11] Las varillas de madera de pino 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, la inspección de 1791 comenzó midiendo nuevamente la base con dos nuevas cadenas de 100 pies, la segunda para dejar sin usar como referencia contra la cual se detectaría cualquier estiramiento de la primera.
El proceso de medición fue sumamente preciso. [12] Como el terreno era ondulado a lo largo de la longitud de la base, la medición se llevó a cabo en 26 etapas con pendientes variables, y las cadenas de cada etapa se limitaron a una línea perfectamente recta mediante muchos soportes intermedios. Estas medidas de hipotenusa se proyectaron luego a la horizontal. Además, la temperatura variaba de un día para otro y cada medición se corrigió a la longitud que tomaría una cadena a 62 °F. Finalmente, la longitud de la base se redujo a su proyección al nivel del mar utilizando la altura de la base sur sobre el Támesis y la caída del Támesis hasta su estuario. El resultado final fue aproximadamente 3 pulgadas menos que el de Roy y el valor medio de 27,404.2 pies se tomó de la línea base. La diferencia de los dos valores significó que la precisión de la medición se podía afirmar que era de 1 pulgada en 27,404 pies, lo que equivale a 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 castillo Old Sarum ( 51°05′44″N 1°47′54″O / 51.0955, -1.7984 ) y Beacon Hill, cerca de Bulford ( 51°11′01″N 1°43′20″O / 51.1835, -1.7221 ), en junio de 1794. La diferencia entre la distancia calculada por triangulación y la establecida por medición era inferior a una pulgada (sobre 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 base original en Hounslow Heath. [15] Después de una nueva medición en 1849, la "Base de Salisbury" (en lugar de la base original en Hounslow Heath) proporcionó la línea base para la triangulación posterior. [16]
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 ).