تکنولوژی و فناوری GIS :تحولات آکادمیک : یک تاریخچه جزئی

1. با آغاز شروع کنیم؟
2. مراکز دانشگاهی نوآوری
3. جهان های موازی
4. تغییر نقش ها

1. با آغاز شروع کنید؟

راجر تاملینسون با ایجاد اولین سیستم اطلاعات جغرافیایی در دهه 1960 اعتبار دارد. در واقع مقاله تاملینسون که در ملبورن استرالیا (1968) ارائه شد، دستور کار بلندپروازانه ای را برای سیستم اطلاعات جغرافیایی کانادا (CGIS) در سراسر قاره تعیین می کند. اما توسعه خاص از جایی ظاهر نشد. کار تاملینسون در دهه 1960 به شبکه ای از مبتکران که در تعدادی از بخش ها پخش شده اند متصل می شود. این تحولات شامل ارتباطات در سراسر جهان است، اما این فصل بر روی تحولات درهم تنیده در کانادا، استرالیا، بریتانیا و ایالات متحده تمرکز خواهد کرد. این کشورها در طول بخش مهمی از این توسعه به طور مؤثر یک جامعه را تشکیل دادند.

در سال 1963 (قبل از اینکه سرمایه گذاری CGIS شکل کامل بگیرد)، تاملینسون در کارگاهی در شیکاگو که توسط ادگار هوروود، استاد برنامه ریزی و مهندسی عمران در دانشگاه واشنگتن برگزار شد، شرکت کرد (کریسمن، 2005). دیگر شرکت کنندگان شامل دوان ماربل، ویلیام گاریسون و هوارد فیشر بودند. ماربل در سال 1959 دکترای جغرافیا را در دانشگاه واشنگتن با مشاوره گاریسون به پایان رساند. گاریسون یک مرکز تحقیقات حمل و نقل را در دانشگاه نورث وسترن در شیکاگو مدیریت کرد. مرمر به آن مرکز پیوست. فیشر (معمار) یک مدرس در Northwestern بود که برنامه ریزی و مدیریت پروژه را تدریس می کرد. هر یک از آنها در مورد موضوع ارائه هوروود مشتاق بودند: ساختن نقشه با رایانه و ساختن یک “سیستم اطلاعاتی” برای کاربردهایی مانند برنامه ریزی شهری. تاملینسون مجموعه‌ای از همکاران را پیدا کرد که می‌دانستند او می‌خواهد چه کاری انجام دهد.

ظهور سیستم های اطلاعاتی به تاریخچه بزرگتری از پیشرفت ها در محاسبات مرتبط است. در حالی که کامپیوترهای سال 1962 برای چشم فعلی بسیار ابتدایی (و محدود) به نظر می رسند، چگالی ترانزیستورهای دوبرابر قانون مور قبلاً به خوبی ثابت شده بود. ابزارهای رایانه‌ای در حال تغییر بسیاری از شیوه‌های کاری بودند، و تعداد کمی از کسانی که در بخش آکادمیک به کار گرفتند، اغلب در ردیف اول این نوآوری‌ها قرار داشتند. هوروود 

مرکز دانشگاه واشنگتن به شهرها امکان دسترسی به رایانه را از طریق پست (مرکز خدمات متمرکز) داد. هوارد فیشر پتانسیل یک بسته نرم افزاری عمومی تر را که می تواند منتشر شود (شبکه توزیع شده) دید. هدف او “دیدن چیزها با هم” بود – به معنای تکنیک های نمایش برای ترکیب توزیع های فضایی. او از بنیاد فورد بودجه دریافت کرد و خانه ای برای آن در دانشگاه هاروارد تأسیس کرد. او در سال 1965 آزمایشگاه هاروارد را برای گرافیک کامپیوتری تأسیس کرد (کریسمن، 2006).

دیدن اشیا در کنار هم مفهوم جدیدی در رشته معماری منظر نبود. استفاده از همپوشانی نقشه برای ایجاد روابط در چشم انداز، سابقه ای طولانی داشت، که به طرح شهر بیلریکا در سال 1913 برمی گردد. در دهه 1960، تأکید عمومی بر مسائل زیست محیطی این سنت را در کار فیلیپ لوئیس در ویسکانسین در معرض دید عموم قرار داد. و ایان مک هارگ در نیویورک. کتاب مک هارگ (1969) توجه زیادی را بر روی همپوشانی نقشه، مؤلفه کلیدی توسعه GIS در آن زمان متمرکز کرد.

رشته جغرافیا نیز توسعه موازی خود را در نقشه برداری و مدیریت اطلاعات مکانی داشت. در دهه 1950، مجموعه فعالی از دانشجویان دکترا در دانشگاه واشنگتن گرد هم آمدند. ویلیام گاریسون بر همه آنها نظارت نداشت، اما آنها با هم روی روش های مختلفی کار کردند تا تفکر آماری و تکنیک های محاسباتی را در تجزیه و تحلیل جغرافیایی به کار ببرند. والدو توبلر با جان شرمن در بخش نقشه کشی کار کرد. توبلر (1959) مسائلی را برای تبدیل فناوری های عکاسی کارتوگرافی به عصر دیجیتالی در آینده مطرح کرد. دوان ماربل، همراه با برایان بری، پیتر گولد و جان نیستون (و بسیاری دیگر) در آنچه که به عنوان یک انقلاب کمی نامیده شد، شرکت کردند، نسلی از نوآوران که به سرنگونی پارادایم های مسلط اختصاص یافته بودند. البته، این جنبش به یک پارادایم تبدیل شد که بعداً باید سرنگون شود. با این حال، تا سال 1968، جنبش کمی حوزه جغرافیا را فراگرفت. این جنبش بسیار فراتر از دانشگاه واشنگتن با پاسگاه‌هایی در سراسر جهان گسترش یافت. اشتیاق عمومی برای «مدل‌ها در جغرافیا» (عنوان مجموعه‌ای از فصول ویرایش شده توسط پیتر هاگت و ریچارد چورلی (1967)) دیدگاه نظری آن دوره را نشان می‌دهد، که بسیاری از آن هنوز به سؤالات اساسی GIS&T پاسخ می‌دهد. با این حال، در آن زمان، تحولات کمی بر استفاده از تکنیک‌های آماری استاندارد برای داده‌های جغرافیایی متمرکز بود. منابع داده کمیاب بودند، بنابراین محققان مجبور شدند در سطوح کل کار کنند.

بنابراین، در بسیاری از رشته‌ها، پیشینه‌ای از «منشأ» چیزی که به GIS&T تبدیل شد، وجود دارد. هر گروه مسیر خاص خود را داشت، اما همگرایی و ارتباطات و همکاری اساسی وجود داشت. روزهای اولیه توسعه GIS&T این تخمیر بین رشته ای را نشان می دهد.

2. مراکز دانشگاهی نوآوری

کانادا و ایالات متحده تنها کشورهایی نبودند که وارد عصر کامپیوتر شدند. جغرافیدانان برنامه نویسی را در سوئد، آلمان، فرانسه و اسرائیل آغاز کردند (به چند مورد اشاره کنیم). این حساب آن تحولات را برای درمان دیگری کنار خواهد گذاشت. رهبری قوی دیوید بیکمور منجر به ایجاد واحد نقشه برداری تجربی (ECU) در کالج سلطنتی هنر (بریتانیا) در سال 1966/1967 شد، بر اساس کارهای توسعه قبلی روی تجهیزاتی مانند جدول دیجیتالی کردن مکان نما آزاد و پلاترهای دیجیتالی کنترل شده (برخی از این کار در دانشگاه گلاسکو). همانطور که رایند (1988) از تجربه شخصی بازگو می کند، ECU تلاش کرد تا به سمت تولید نقشه کامل جهش کند و مبالغ زیادی را برای پروژه هایی با شانس موفقیت مشکوک هزینه کرد. این کارکنان شامل دوازده نفر از پیشینه‌های مختلف بود که سعی می‌کردند نقشه‌های تمام‌شده را از تجهیزات الکترونیکی تحت کنترل کامپیوتری جذب کنند. ECU تلاش کرد تا به عنوان یک مرکز توسعه برای سازمان های ملی نقشه برداری از جمله Ordnance Survey و British Geological Survey کار کند. در حالی که ECU ممکن است انگیزه ای برای توسعه آینده داشته باشد، آثار کمی در فناوری های فعلی باقی مانده است.

آزمایشگاه هاروارد برای گرافیک کامپیوتری و تحلیل فضایی (LCGSA) که اندکی زودتر تأسیس شد، از همان ابتدا مسیر متفاوتی را در پیش گرفت. هاوارد فیشر در پیشنهادی به بنیاد فورد (1965) قصد داشت نرم افزاری را توزیع کند تا به دیگران اجازه دهد تا سریعاً بدون نیاز به مداخله برنامه نویسی پیچیده نقشه تهیه کنند. در حالی که نرم افزار در حال حاضر به عنوان یک صنعت بزرگ در نظر گرفته می شود، در دهه 1960 بسیار مورد توجه قرار گرفت. غول محاسباتی آی‌بی‌ام بسیاری از نرم‌افزارهای خود را برای تشویق استفاده بیشتر از تجهیزات در اختیار گذاشت. گروه‌های دیگر، مانند سازمان زمین‌شناسی کانزاس، زیربرنامه‌هایی را برای عملکردهای خاص در نقشه‌برداری خودکار و درون‌یابی سطحی توزیع کردند. LCGSA «بسته‌هایی» از نرم‌افزار را ساخت – در اصل SYMAP، بسته‌ای برای ساختن نقشه‌ها بر روی چاپگرهای خطی کامپیوتری. تا سال 1970، بیش از 500 موسسه SYMAP را برای استفاده در مراکز کامپیوتری دانشگاه و همچنین سازمان های دولتی و شرکت ها خریداری کرده بودند (کریسمن، 2006). خروجی SYMAP مانند خروجی ECU زیبایی خاصی نداشت، اما اولین مقدمه ای را برای برنامه های کامپیوتری برای تعداد زیادی از دانشجویان و متخصصان ارائه کرد.

LCGSA (یا فقط “آزمایشگاه”) طیف متنوعی از متخصصان را جمع آوری کرد که توسط منابع مختلف تامین می شد (کریسمن، 2006). رشته معماری فیشر توجه خاصی را به خود جلب کرد، که منجر به برخی از سیستم‌های مینی کامپیوتر اولیه برای طراحی معماری شد، اما این تمرکز جزئی آزمایشگاه بود. کارگردان ویلیام وارنتز به سمت «جغرافیای نظری» که ریاضیات را به همان اندازه کامپیوترها به کار می برد، جهت گیری کرد. وارنتز روی سطوح تمرکز کرد و درکی از توپولوژی توپوگرافی (قله ها، گودال ها، گذرها، پشته ها) و ژئودزیک (مسیرهای کم هزینه) در سطح هر توزیع جغرافیایی ایجاد کرد. گروهی از معماران منظر (به رهبری کارل اشتاینیتز و پیتر راجرز) رویکرد عملی‌تری برای ساخت فهرست‌های منظر بر اساس پایگاه‌های داده سلول شبکه‌ای اتخاذ کردند. پیشرفت های نرم افزاری آنها، از طریق تکرارهای زیاد منجر به بسته MAP در سالهای بعد شد. این گروه یک الگوریتم مسیر کم‌هزینه را پیاده‌سازی کرد که در استفاده عمومی برای بسیاری از برنامه‌های کاربردی باقی می‌ماند. بسیاری از دانشجویانی که در آزمایشگاه آموزش دیده بودند، به سمت نقش های مهمی در بخش تجاری در حال توسعه رفتند (از جمله جک دانجرموند، موسس ESRI، و لوری جردن و بروس رادو، بنیانگذاران ERDAS).

پس از یک بحران مالی در حدود سال 1970، LCGSA به جرم بحرانی حتی بزرگتر بازسازی شد. این دوره دوم با توسعه ODYSSEY، یک بسته نمونه اولیه برای پردازش داده های GIS بر اساس یک مدل برداری توپولوژیکی به اوج خود رسید. LCGSA یکی از بسیاری از مؤسسات دانشگاهی بود که در آن نوآوری در این دوره رخ داد، اما مجموعه کنفرانس هاروارد گرافیک (1979-1983) سبکی را برای صدها شرکت کننده تعیین کرد تا پیشرفت های خود را در نقشه برداری رایانه ای و پیاده سازی های اولیه GIS به اشتراک بگذارند. همانطور که تاملینسون و بویل (1981) گزارش کردند، بخش تجاری برای ارائه مجموعه کاملی از توابع GIS آماده نبود. البته نه ODYSSEY و نه هیچ بسته نرم افزاری آکادمیک دیگری.

بخش دانشگاهی همچنین نقش مهمی در انتشار فناوری GIS بر اساس پروژه‌های آزمایشی در بسیاری از مؤسسات ایفا کرد. با توسعه GIS، بخش مشاوره بخش عمده ای از این نقش را بر عهده گرفت. این پروژه‌ها نیاز به اصلاحات نهادی و آگاهی از مسائل گسترده‌تر از الگوریتم‌ها و طراحی سیستم‌های اطلاعاتی را نشان دادند.

3. جهان های موازی

رشته های درگیر در GIS&T – در گستره کنونی آن – همه از رابطه خود در گذشته آگاه نبودند. دنیای توسعه GIS اغلب به مبدأ خود در جغرافیا و نقشه کشی نزدیک بود. در همان دوره، پیشرفت‌های بزرگی در زمینه‌هایی که اکنون به‌عنوان حوزه‌های مرتبط به حساب می‌آییم، انجام شد. به عنوان مثال، ژئودزی به دلیل تجهیزات جدید نقشه برداری، پیشرفت در محاسبات و در نهایت موقعیت جغرافیایی ماهواره ها، پیشرفت های زیادی را به دست آورد. مرکز اصلی تحقیقات ژئودتیک ایالات متحده در دانشگاه ایالتی اوهایو در سطح بین المللی بهتر از سایر بخش های دانشگاهی در کشور ارتباط داشت.

در دهه 1970 همچنین اولین ماهواره‌های رصد زمین (ERTS-1 – بعداً Landsat – در سال 1972 به فضا پرتاب شد) ظاهر شد. بسیاری از دانشگاهیان و دیگر متخصصان برای کار با جریان های داده جدید عجله کردند. اگرچه همپوشانی هایی وجود داشت، مسائل سنجش از دور به مهارت های متفاوتی نیاز داشت و از کاربردهای متفاوتی (بیشتر در منابع طبیعی) پشتیبانی می کرد. برخی از مراکز با بودجه خوب، مانند آزمایشگاه پیشرانه جت در کال‌تک، نرم‌افزار پیچیده‌ای را برای پردازش تصویر ایجاد کردند که حداقل مدرکی از مفهوم را برای پیشرفت‌های تجاری بعدی ارائه می‌دهد. در حالی که کارتوگرافی تولید جریان اصلی در دنیای برداری باقی ماند، دنیای شطرنجی مکان ها و انجمن های حرفه ای خود را توسعه داد. فناوری نوری فتوگرامتری حضور آکادمیک را تا حد زیادی در مهندسی عمران (در ایالات متحده) توسعه داده بود. رویکرد اساسی با هر تصویر گرفته شده در یک زمان خاص، به جای مفهوم یک موجودیت واحد در یک پایگاه داده جغرافیایی که در طول زمان ماندگار است، سروکار داشت. هر دو رویکرد برای GIS&T مهم هستند، اما در روزهای اولیه حافظه محدود و کامپیوترهای کند، تطبیق آنها دشوار بود.

نرم افزار تجاری مبتنی بر مدل شطرنجی نیز کمی زودتر توسعه یافته است. نسخه ای از نرم افزار IMGRID از هاروارد در فناوری جورجیا توسعه داده شد تا محصول تجاری شده توسط ERDAS در سال 1980 (فاوست، 1998).

4. تغییر نقش ها

از دهه 1970 تا 1980، بخش دانشگاهی رهبری نوآوری ها را به عهده گرفته بود، اغلب در هماهنگی با سازمان های بزرگ نقشه برداری و نقشه برداری ملی. با شروع به شکل گیری بخش نرم افزار تجاری، تعادل تغییر کرد. بازار اولیه برای پیاده سازی GIS بزرگ به نظر نمی رسید. یک سیستم برای هر ایالت ایالات متحده – نوعی موجودی منابع طبیعی و نفوذ مشابه در سراسر جهان. البته، این یک دست کم گرفتن شدید برای تقاضای فراگیر برای سیستم های اطلاعات جغرافیایی بود.

تقاضای فزاینده برای کارکنان آموزش دیده برای همه پیشرفت های جدید GIS باعث گسترش برنامه های دانشگاهی در ابتدا در ایالات متحده و سپس در سراسر جهان شد. به موازات آن، بخش تحقیقات با مجلات جدید و بررسی دقیق تر مقالات، سازماندهی بهتری پیدا کرد. پس از یک رقابت هیجان انگیز، کنسرسیومی متشکل از سه دانشگاه ایالات متحده یک مرکز ملی برای اطلاعات و تحلیل جغرافیایی (1989) با بودجه بنیاد ملی علوم تأسیس کردند. این مؤسسه منابع لازم را برای دعوت از محققان از سراسر جهان برای تمرکز بر یک سری از ابتکارات که رشته‌ها را در بر می‌گرفت و استانداردهای پژوهش را ارتقا می‌داد، داشت. NCGIA همچنین برای ایجاد «برنامه درسی اصلی» با هر بخش توسط متخصصان در سراسر کشور و جهان کار کرد. اگرچه به ندرت دقیقاً طبق برنامه تحویل داده می شود،

NCGIA به تعدادی از رشته های مرتبط، از آمار فضایی گرفته تا روانشناسی شناختی و فلسفه، دست یافت. ساختار ابتکاری اغلب درجاتی از مشارکت را بسیج می کرد، اما ساختاری برای همکاری های بلندمدت فراهم نمی کرد. در هماهنگی با مؤسسات غیر NCGIA، دانشگاه های ایالات متحده کنسرسیوم دانشگاهی برای علوم اطلاعات جغرافیایی ( www.ucgis.org ) را سازماندهی کردند. در حال حاضر بیش از 60 دانشگاه عضو وجود دارد. اصل این است که هر پردیس شبکه داخلی خود را در تمام رشته‌های مرتبط اجرا می‌کند، اگرچه جغرافیا در بیشتر موارد پیشرو باقی می‌ماند. هیچ بخش تنها کلید نوآوری را ندارد. موفقیت توسعه GIS&T همیشه به مرزها و جلب مشارکت های جدید بستگی دارد.