Le rapport détaillé sur les travaux de mensuration du tunnel ferroviaire du Saint-Gothard de la ligne de montagne Erstfeld - Biasca traite dans le chapitre 2 des points fixes et des plans de base existants et nouvellement établis pour le tracé des lignes d'accès. Le chapitre 3 décrit les points principaux de mensuration initiaux pour le percement du tunnel et la procédure à suivre pour ce faire. Ensuite, les levés de base et les implantations de tunnels d'Otto Gelpke (chapitre 4) et de Carl Koppe (chapitre 5) sont décrits à l'aide de leurs publications originales, les illustrations 1 et 2 montrent leurs principaux réseaux triangulaires. Les deux ingénieurs ont parfois travaillé en parallèle, Gelpke était directeur du département topographique de la Compagnie du chemin de fer du Gothard, Koppe était son subordonné. Cette circonstance entraîne dans le rapport - en raison des sources bibliographiques - des mentions multiples de certains faits. Le chapitre 6 résume le piquetage des sept tunnels hélicoïdaux et hélicoïdaux, le chapitre 7 évoque les contributions de supérieurs ou de relecteurs et de chercheurs après l'année 1900. Le chapitre 8 décrit les théodolites et les instruments de passage utilisés à l'époque. La plupart d'entre eux existent encore aujourd'hui et sont bien conservés. Après un glossaire (chapitre 9) de termes peu utilisés aujourd'hui, le chapitre 10 dresse la liste des sources utilisées et de leurs lieux de découverte. L'annexe (chapitre 11) discute des principaux points fixes, les positionne dans les cadres de référence MN03 (fig. 3) et MN95/LN02 et conclut sur leur état actuel. En outre, l'annexe dresse l'inventaire des instruments de mesure encore disponibles aujourd'hui et du pilier de mesure massif de l'observatoire de Göschenen.

En résumé, les recherches permettent de constater que

• Les méthodes de base étaient la triangulation et la polygonation. Ensuite, l'alignement géométrique, car jusqu'au 24.7.1908 (effondrement du tunnel du Lötschberg dans la vallée de Gastern), les longs tunnels se déroulaient strictement dans un plan vertical, les courbes dans le plan horizontal étant maîtrisées au moyen de galeries d'alignement poursuivies en ligne droite (p. ex. pour le tunnel d'Airolo qui se termine dans un rayon de 300 m).
• Les altitudes étaient reportées au moyen d'un nivellement géométrique ou d'une altimétrie trigonométrique, plus rarement barométrique.
• Les bases de plans topographiques étaient établies graphiquement et semi-graphiquement à l'aide d'une table de mesure et d'une règle de basculement dans le procédé de la table de mesure, au début à l'échelle 1:10000, plus tard 1:2500 à 1:1000, cette dernière échelle étant utilisée pour des plans cadastraux localisés (par ex. Göschenen) et des projets détaillés.

• Les constructeurs d'instruments fabriquaient généralement les moyens de mesure sur commande et non en série : Les ingénieurs des chemins de fer du Gothard élaboraient à cet effet des dessins de construction et leurs expériences étaient prises en compte dans les nouveaux développements.

• L'échelle géodésique provenait au départ de la triangulation nationale, encore insuffisante à l'époque, puis d'une mesure de base (multiple) de 1450,44 m effectuée par Otto Gelpke dans la plaine d'Andermatt. Cette dernière était en partie responsable des erreurs de percussion qui se sont produites par la suite.

• Les théodolites mécaniques ont atteint un écart-type empirique considérable de 0,75 mgon (Gelpke )ou 0,31 mgon (Koppe) ; pour les tunnels hélicoïdaux, 1,9 mgon. Les théodolites (fig. 4) et les grands instruments de passage (fig. 5) utilisés principalement sont bien conservés (chez swisstopo, dans la collection Kern, au Musée suisse des transports).

• Les distances ont été mesurées à l'aide de bandes d'acier de 20 m ou de lattes de bois calibrées de 3 m, les distances plus longues ont été calculées à partir de la triangulation ou des bases de mesure ont été créées dans les tunnels hélicoïdaux. Les moyens de mesure ont certes été étalonnés suffisamment souvent, mais ils s'écartaient des valeurs d'étalonnage au cours de la journée en raison des influences de la chaleur et de l'humidité de l'air.

• La redondance des mesures et des calculs a été fortement pondérée, ce qui a permis d'obtenir des résultats fiables.

• L'évaluation a été effectuée manuellement : calculs de réseaux de triangulation avec compensation conditionnelle selon la méthode des moindres carrés, avec des opérations logarithmiques et éventuellement des règles de calcul (ces dernières ne sont pas documentées).

• Seul Koppe a observé de manière astronomique et a pris en compte les grandeurs de réduction sphériques (excès sphérique, réductions dans le système de projection).

• Ni Gelpke ni Koppe n'ont traité scientifiquement et rigoureusement les écarts d'aplomb (empiriques), mais tous deux ont déterminé les coefficients de réfraction.
• Les moyens de transport étaient la diligence, le train à galerie et la marche à pied avec de nombreux porteurs de charge.
• Les messages étaient transmis au moyen de lettres manuscrites en cursive, d'appels, de signaux sonores/sifflements, de signaux lumineux (avec des lampes à bougie ou à pétrole) et, à partir de 1875, par télégraphie Morse. La littérature ne mentionne pas l'utilisation d'héliographes.
• Les personnes impliquées étaient bien plus sollicitées physiquement qu'elles ne le sont aujourd'hui.
• Le Conseil fédéral a fixé le début officiel de la construction de la ligne du Saint-Gothard au 1er octobre 1872, Favre a commencé l'excavation à Göschenen le 24.10.1872 selon la méthode de construction belge (dans la section du tunnel de haut en bas), le percement a eu lieu le 29.2.1880 : erreur longitudinale 7.11 m, erreur transversale 33 cm, erreur de hauteur 5 cm.
• La construction du "grand tunnel" a coûté 61 millions de francs, le montant du contrat de Louis Favre était de 47 804 300 francs pour 14900 m de tunnel. En 1938, le tunnel mesurait 15002,64 m de long, aujourd'hui un peu plus en raison d'une couverture routière à Airolo.
• L'avancement des travaux a été suivi et discuté de manière vivante dans toute l'Europe.

L'étude des sources littéraires dans toute leur profondeur a conduit à un enthousiasme et à un respect croissants pour les grands défis et les actes des géomètres de l'an 1869- 1881. Aujourd'hui, on ne peut que s'incliner devant eux et apprécier avec émerveillement leurs réalisations.

Sources :

Voir le chapitre 10 du rapport complet.