مختبر هارفارد للرسومات الحاسوبية والتحليل المكاني

كان مختبر هارفارد للرسومات الحاسوبية والتحليل المكاني (1965-1991) رائدًا في التطبيقات الحاسوبية المبكرة للخرائط والهندسة المعمارية، والتي أدت إلى ظهور نظم المعلومات الجغرافية المتكاملة (GIS). ^{[ 1 ]} ومن بين البرامج المؤثرة التي أنتجها المختبر: SYMAP وSYMVU وGRID وCALFORM وPOLYVRT. وقد أنشأ مشروع Odyssey التابع للمختبر نظام معلومات جغرافية شكّل علامة فارقة في تطوير أنظمة رسم الخرائط المتكاملة. ^{[ 2 ]} كما أثر المختبر في العديد من أنظمة الرسومات الحاسوبية ورسم الخرائط والهندسة المعمارية، مثل Intergraph و Computervision و Esri . ^{[ 3 ]}

في عام ١٩٦٣، وخلال دورة تدريبية عُقدت في جامعة نورث وسترن ، اطلع المهندس المعماري هوارد تي. فيشر من شيكاغو ^{[ ٤ ]} على خرائط حاسوبية في مجال التخطيط الحضري والهندسة المدنية، من إنتاج مجموعة إدغار هوروود في جامعة واشنطن . ^{[ ٥ ]} ابتكر فيشر برنامجًا حاسوبيًا لرسم الخرائط، أطلق عليه اسم SYMAP (الرسم التآزري)، لإنتاج خرائط مطابقة وتقريبية وخطوط كونتورية باستخدام طابعة خطية. تقدم فيشر بطلب للحصول على منحة من مؤسسة فورد لاستكشاف رسم الخرائط الموضوعية استنادًا إلى مخرجات SYMAP الأولية، وحصل على المنحة في عام ١٩٦٥. وبالتعاون مع جامعة هارفارد التي وفرت مرافق في قاعة روبنسون في ساحة هارفارد كجزء من كلية الدراسات العليا للتصميم ، ^{[ ٦ ]} قدمت مؤسسة فورد مبلغ ٢٩٤ ألف دولار على مدى ثلاث سنوات لإنشاء مختبر هارفارد لرسومات الحاسوب. بالتعاون مع المبرمجة بيتي بنسون، ^{[ 7 ]} أكمل فيشر برنامج SYMAP للتوزيع عام 1966. كما طُوِّر برنامجا SYMVU وGRID تحت إشرافه. وفي عام 1968، أُعيد تنظيم المختبر بعد بلوغ فيشر سن التقاعد الإلزامي في جامعة هارفارد، ما أدى إلى تغيير اسمه إلى مختبر هارفارد لرسومات الحاسوب والتحليل المكاني. ومنذ عام 1972، اتخذ المختبر من قاعة غوند، التي بُنيت حديثًا في كلية الدراسات العليا، مقرًا له.

كانت أهداف المختبر الأصلية والمستمرة هي:

1. تصميم وتطوير برامج حاسوبية لتحليل وعرض البيانات المكانية بيانياً.
2. توزيع البرامج الناتجة على الوكالات الحكومية والمؤسسات التعليمية والمهنيين المهتمين.
3. إجراء البحوث المتعلقة بتعريف وتحليل البنية والعملية المكانية. ^{[ 8 ]}

أدت قدرة برنامج SYMAP على طباعة خرائط رخيصة، وإن كانت بجودة منخفضة، باستخدام تقنيات متاحة بسهولة، إلى انتشاره السريع في أواخر الستينيات. وكان برنامج SYMVU، الذي طُوّر عام 1969 لعرض الخرائط السطحية، منتجًا شائعًا آخر. كما استكشفت منتجات GRID وCALFORM وPOLYVRT نهجَي رسم الخرائط النقطية والمتجهة. واكتسب المختبر سمعةً طيبةً بفضل إنتاجه المتميز، مما أدى إلى العديد من المشاريع الناجحة تجاريًا واستقلال مالي كبير لمعهد بحثي . وقد ألهمت بعض الصعوبات التي واجهها المختبر في إعادة هيكلة ملفات القاعدة الجغرافية - ترميز الخرائط المستقل المزدوج (ملفات GBF-DIME، وهي بنية بيانات متجهة ومضلعة مبكرة) لأطلس المدن التابع لمكتب الإحصاء عام 1975، المختبرَ لتطوير مجموعة برامج متكاملة بواجهة مستخدم مشتركة وبرنامج مشترك لمعالجة البيانات. ^{[ 9 ]} وفي عام 1978، أصبحت هذه المجموعة مشروع Odyssey. ^{[ 10 ]} كان هدف مشروع أوديسي هو إنتاج نظام معلومات جغرافية متجهي يوفر تحليلًا مكانيًا للعديد من الأشكال المختلفة داخل نظام واحد.

اعتبارًا من عام 1980، بالإضافة إلى وحدات أوديسي المبكرة، باع المختبر البرامج التالية لعرض وتحليل البيانات المكانية ^{[ 11 ].}

• ASPEX - منظورات البيانات ثلاثية الأبعاد؛
• CALFORM - خرائط متجهة مظللة؛
• DOT.MAP - خرائط الكنتور والتظليل وتوزيع النقاط من البيانات الشبكية؛
• KWIC - برامج الكلمات المفتاحية في سياقها لفهرسة المراجع الببليوغرافية؛
• POLYVRT - تحويل البيانات وتحليل البيانات المضلعة؛
• SYMAP - برنامج طباعة الخطوط لإنتاج الخرائط المتوافقة (المناطق)، والخطوط الكنتورية، وسطح الاتجاه، والخرائط التقريبية (المعروفة أيضًا باسم مخطط فورونوي أو مضلع ثيسان).
• GIMMS (نظام إدارة المعلومات الجغرافية ورسم الخرائط) - نظام رسم خرائط للأغراض العامة كتبه توم وو في جامعة إدنبرة ؛
• MDS(X) - نظام متعدد الأبعاد للكشف عن الأنماط وقياسها تحت إشراف توني كوكسون في جامعة كارديف .

تضمنت نسخة عام 1982 من برنامج أوديسي سبعة برامج للتحليل الجغرافي: ^{[ 12 ]} وكما هو الحال مع معظم برامج المختبر، فقد كُتبت بلغة فورتران وتعمل على منصات متعددة. ويمكن لوحدتي بوليبس وبريزم رسم الخرائط على مجموعة متنوعة من أجهزة العرض المتجهة.

• بروتيوس - التحرير، والإسقاطات، والتعميم، والتجميع، والعرض البسيط؛
• CYCLONE - التحقق الطوبولوجي من العقد، وتصحيح الأخطاء؛
• CYCLOPS - التحقق الطوبولوجي من المضلعات، وإنتاج ملفات شكل الرسومات؛
• ويرلبول - تطبيق مستوي: تراكب، اكتشاف أخطاء الإدخال؛
• كاليبسو - معالجة السمات (الاستيفاء المساحي)؛
• البوليبس - خرائط التوزيع اللوني المستوية؛
• بريزم - خرائط بريزم ثلاثية الأبعاد بارزة.

قام المختبر بتوزيع البرمجيات، ولاحقًا البيانات، بتكلفة رمزية، مما شجع على التجريب. كما نظم دورات بالمراسلة، واستضاف العديد من المؤتمرات، وعمل على مشاريع التخطيط البيئي والمعماري بالتعاون مع كلية الدراسات العليا للتصميم بجامعة هارفارد. ومن عام 1978 إلى عام 1983، استضاف المختبر أسبوع هارفارد السنوي الشهير لرسومات الحاسوب. ^{[ 13 ]} أنشأ جيفري داتون، الباحث المشارك في المختبر من عام 1969 إلى عام 1984، أول خريطة موضوعية ثلاثية الأبعاد بعنوان "أمريكا غراف فليتينغ" في عام 1978. ^{[ 14 ]} صوّرت هذه الخريطة، وهي عبارة عن شريط دوّار من 3000 صورة ثلاثية الأبعاد، سلسلة متحركة من الخرائط ثلاثية الأبعاد تُظهر نمو سكان الولايات المتحدة من عام 1790 إلى عام 1970، والتي تم إنشاؤها بواسطة برنامج ASPEX التابع للمختبر. كما ساهم داتون ببرنامج DOT.MAP ضمن مجموعة برامج المختبر الموزعة (1977). ^{[ 15 ]} في عام 1977، طوّر جيمس دوجينيك، ودوان نيمير، ونيكولاس كريسمان خرائط المناطق المتجاورة. ^{[ 16 ]} كتب بروس دونالد ، الذي عمل في المختبر من عام 1978 إلى عام 1984، برنامج BUILDER، وهو برنامج للهندسة المعمارية بمساعدة الحاسوب. ^{[ 17 ] [ 18 ]} أنتج برنامج BUILDER مخططات ومناظير مظللة ساهمت في انتشار التصميم بمساعدة الحاسوب في الهندسة المعمارية. ^{[ 19 ] [ 20 ]} كما كتب دونالد وحدة CALYPSO لمشروع Odyssey التجاري ^{[ 18 ]} وعمل على نظام اللغة GLIB/LINGUIST ^{[ 21 ]} القائم على الجداول بالتعاون مع نيك كريسمان وجيم دوجينيك، والذي استند إلى نظرية الأوتوماتا والنطاق الديناميكي. ^{[ 21 ]} وفّر نظام GLIB/LINGUIST واجهة مستخدم شبيهة باللغة الإنجليزية لبرنامج Odyssey وبرنامج BUILDER وبرامج HLCG الأخرى. ^{[ 18 ]}

شهدت الفترة الأولى للمختبر نموًا في عدد الموظفين ليصل إلى حوالي 40 موظفًا في عام 1970، لكنه انخفض إلى ستة موظفين فقط بحلول عام 1972 مع انتهاء المنح. وساهم مشروع أوديسي في زيادة عدد موظفي المختبر من حوالي 12 شخصًا في عام 1977 ^{[ 22 ]} إلى 40 شخصًا بحلول عام 1981. ثم انخفض عدد موظفي المختبر بشكل ملحوظ إلى حوالي ستة أشخاص فقط من عام 1982 حتى إغلاقه في يونيو 1991.

ابتداءً من عام 1979، شُجِّع المختبر على تطوير مبيعات البرمجيات الخارجية، ودخل في اتفاقيات ترخيص لهذا الغرض، أبرزها مع شركتي Synercom وISSCO Corporation (التي بيعت لشركة Computer Associates عام 1987) لبرنامج Odyssey. مع ذلك، تضمنت اتفاقيات الترخيص بنودًا ضعيفة أو معدومة بشأن استغلال التكنولوجيا وعدم المنافسة، ما أحبط المشترين المحتملين في محاولتهم الحصول على ترخيص من منافس غالبًا ما كان يُفضِّل تسويق برامجه الاحتكارية. ^{[ 23 ]} وكثيرًا ما أعاد المشترون المحتملون تطوير وظائف Odyssey بدلًا من انتظار التراخيص. في غضون ذلك، وبعد تحديد المصالح التجارية المحتملة، سعت كلية الدراسات العليا للتصميم بجامعة هارفارد، ابتداءً من عام 1981، إلى تقليل الأعمال التجارية وزيادة التركيز على البحث، وإن كان ذلك بميزانيات مُخفَّضة. "لكن تزامن هذا التوجه التجاري المتنامي لأنشطة المختبر مع لحظة تاريخية شرع فيها رئيس جامعة هارفارد، ديريك بوك، في توضيح الخطوط الفاصلة بين البحث والتطوير الأكاديمي من جهة، والأنشطة التجارية المحددة بوضوح أكبر من جهة أخرى." ^{[ 24 ]} أدت الضغوط المالية وانعدام الإلهام التجاري للمشاريع إلى تشتت العديد من أعضاء الفريق منذ عام 1981. وعلى الرغم من إجراء بعض الأبحاث الإضافية خلال أواخر الثمانينيات، فقد تم إغلاق المختبر في عام 1991. ^{[ 25 ]}

أصبح برنامج أوديسي نموذجًا لبرامج نظم المعلومات الجغرافية اللاحقة، واستُشهد به كمصدر إلهام للعديد من المشاريع التجارية في مجال رسم الخرائط والهندسة المعمارية، مثل شركة إم آند إس كومبيوتينغ (التي أصبحت لاحقًا إنترغراف )، وشركة كومبيوترفيجن ، وشركة جيودات . ^{[ 26 ] [ 27 ]} كان للمختبر تأثير هائل على معهد أبحاث الأنظمة البيئية التجاري، إزري ، الذي أسسه عام 1969 جاك دانجرموند ، مهندس المناظر الطبيعية خريج كلية الدراسات العليا للتصميم بجامعة هارفارد، والذي عمل كمساعد باحث في المختبر خلال عامي 1968 و1969. عمل سكوت مورهاوس، قائد تطوير مشروع أوديسي، في المختبر من عام 1977 إلى عام 1981. عندما لم تحقق إيرادات أوديسي التوقعات، بدأت موارد فريقه بالتضاؤل، فغادر مورهاوس لينضم إلى جاك في إزري لبناء منصة نظم معلومات جغرافية من الجيل التالي، والتي أصبحت فيما بعد برنامج أرك إنفو. ^{[ 28 ]} إن معرفة سكوت العميقة بنموذج المعالجة الجغرافية Odyssey وقاعدة التعليمات البرمجية، بالإضافة إلى رؤى جاك حول كيفية وضع "IS" في "GIS"، قد طورت معالجات GIS النموذجية للمختبر إلى نظام يمكنه إدارة ومعالجة وتحرير وعرض البيانات الجغرافية المتجهة وسماتها العددية بشكل فعال وتفاعلي، مما يلبي احتياجات السوق المتطورة لقدرات GIS أكثر قوة.