没有人知道纽约市地下隐藏着什么 - 彭博社

插图：哈德森·克里斯蒂在第一滴雨水落下之前，艾伦·莱德纳就知道水位可能会上升，将城市置于黑暗之中。在这一点上，地图就像水晶球一样清晰。你只需看看。

那是2010年，莱德纳正在为政府服务公司博斯艾伦·汉密尔顿公司提供咨询，该公司受美国国土安全部委托，识别国家关键基础设施的潜在威胁和脆弱性。莱德纳正在检查一个包括纽约和新泽西的地区。一天，他在思考该地区的电力网。他查阅了一些联邦应急管理局准备的洪水预测地图。然后，他盯着由合并爱迪生公司维护的电网地图。然后他突然意识到：位于东河岸边的东13街变电站正好位于洪水区的中央。

刊登于 彭博商业周刊，2017年8月14日。立即订阅。摄影师：萨莎·阿鲁图诺娃，来自彭博商业周刊莱德纳对公用事业、医院和其他主要设施表达了他的担忧。“反应大多是，‘哦，’”他回忆道，当我们坐在纽约市基金会的三角洲办公室时，他在这里负责该非营利组织的地理空间创新中心。

当2012年飓风桑迪袭来，沿着东海岸直扑纽约时，国家海洋和大气管理局预测纽约港会出现大规模的潮涌。“我意识到这将影响联邦紧急事务管理局（FEMA）制作的洪水地图，”莱德纳说，“这意味着东13街即将被淹没。”他迅速发出备忘录，附上地图，敦促应对社区做好准备。公用事业公司Con Ed的工人们匆忙在连接埋地电缆的变压器周围建造屏障。但当水越过河堤，涌向变电站时，这些屏障并不足够。

莱德纳在他的笔记本电脑上调出了一些图像：变压器爆炸时的白热新星；以及事后曼哈顿的俯瞰图，34街以下一片黑暗（除了电池公园城的一线光亮），停电持续了三天。损失包括纽约大学朗格尼医疗中心和贝尔维尤医院的停运——莱德纳指出，他们的备用发电机失灵，因为关键组件位于地下室，遭受了同样淹没变电站的东河洪水。

“我们疯狂地制作地图——大约在六周内制作了3000张。这是地理信息系统的一个真正的分水岭时刻。”

莱德纳坚信地理空间数据的力量，“将来自不同来源的多个地图层进行接口，以得出有价值的情报，”正如他所解释的。在90年代，他领导创建了一张纽约市的地图，这张地图作为一个前谷歌地球模型，展示了城市制图的复杂性，整合了大量数据，以揭示从广告牌到路缘的所有位置。它所未涵盖的是地下城市，那 sprawling 的基础设施网络以及环绕它的自然特征。莱德纳坚信，如果在桑迪之前有这样一张地图，作为多个维持城市运转的参与者共享和参考的资源，东13街的脆弱性将会显而易见。但他希望，在下一个重大飓风来临之前，提前规划将会变得更容易。在他的指导下，纽约即将完成世界上最复杂的地下地图——因此也是最详细的现实图景，展示了使城市运作的交错系统。莱德纳说，这将改善公共安全，帮助官员更好地管理快速增长，并迎来“智能”城市的时代，在这个时代，传感器和其他自动化技术管理日常城市生活的流动。

由于来自卫星的数据，我们现在可以将世界映射到大约6英寸的精度。我们几乎达到了豪尔赫·路易斯·博尔赫斯在他的短篇小说《科学的准确性》中所描述的那种境地，在那里制图师们建造了一张“与帝国大小相同的帝国地图，并且与之逐点重合。”但我们脚下的世界仍然笼罩在黑暗中。“光和无线电波不像在空气中那样穿透土壤，”开放地理空间联盟的首席技术官乔治·珀西瓦尔说，该联盟正在帮助制定地下制图的全球标准。“下一个边界，无论是字面上还是比喻上，都是地下。”

纽约市令人畏惧的基础设施迷宫就像古老地图上装饰的“这里有龙”。在6000英里的沥青和混凝土道路下，隐藏着数千英里的水、污水、天然气、电信和电力基础设施。我们也不能忘记500英里的地下地铁轨道或康爱迪生的100英里蒸汽输送系统。整体而言，这些信息无人知晓。庞大的地下设施的具体细节被各个利益相关者所垄断和保护。康爱迪生有其电力地图；环境保护局（DEP）跟踪水和污水管道；大都会运输署（MTA）可以告诉你交通隧道的位置；等等。

想象这座城市是一种活生生的有机体，一个由各种系统组成的身体——呼吸系统、神经系统、骨骼系统——它们共享同一空间，甚至交织在一起。现在想象一下，一个外科医生对这个身体进行手术，而他只知道一个系统的位置，他看着身体，只看到血管或骨骼。这就是纽约的奇特状态——一个身体处于通过广角镜头看似永恒的急救状态。每年，为了维修或促进建设，街道被切开20万次——平均每天近550次切割，或者每年每条街道每英里30次。

多夫、麦考密克和莱德纳在纽约市基金办公室。摄影师：贾科莫·福图纳托为《彭博商业周刊》拍摄对于每一项工作，承包商都需要联系掌握这些知识的人员。相关公用事业公司和城市机构的代表被派往现场，他们用喷漆勘测并标记地下基础设施的位置。走在城市的任何一个街区，你都会看到这些城市象形文字，那些在切口愈合后仍然留存的伤疤。“天然气”是其中一个比较明显的标记，其明确性表明了错误计算和破坏天然气管道的危险性。然而，错误是常见且不可避免的。对地下基础设施的打击每年给城市造成约3亿美元的损失。

莱德纳的地图将允许用户在城市的管道和电缆、沥青和隧道、溪流和花岗岩的层次中快速浏览，轻松定位漏水的下水道或腐蚀的天然气管道，就像爱达荷州博伊西的人现在可以快速查看维尔京群岛房地产列表的街景一样。要理解他的痴迷，你必须理解对他而言，能够实现这一切的技术的吸引力。

莱德纳的职业生涯与地理信息系统的兴起同时展开。GIS指的是任何允许用户生成、操作和显示地理或地理空间数据的自动化系统。与无处不在且免费可用的GPS协同工作，GIS正在改变我们可视化物理世界中空间关系的能力。

你手机上的那张地图，标记你的位置为一个蓝点并显示附近的餐馆？那就是GIS。一个复杂的地图，允许国家地理空间情报局（NGA）以厘米为单位可视化导弹在当前天气条件下的行为？或者一个让救援工作者在灾后绘制医疗物资最佳分配的地图，或让手机服务提供商根据使用模式分配基站的地图？这也是GIS。

这是在1985年，当时莱德纳担任DEP的信息技术主任，他第一次接触到GIS。尽管他在70年代进行区域分析时有一些纸质制图的经验，但他对计算机地图几乎一无所知。吸引他的是与DEP的危险物质单位合作，使用GIS软件跟踪城市周围的事件。这是一种可视化紧急情况、了解其影响的方法。“随着我处理CAD（计算机辅助设计）系统，我的知识不断增长，这些系统正在彻底改变城市工程项目的设计方式，”他说。“然后我遇到了温迪，她正在进行供水管道绘图项目。”

温迪·多夫当时正在监督该机构使用GIS软件将城市供水系统的纸质地图转换为数字地图：水管、连接建筑物与系统的每根管道，“甚至还有100,000个消防栓，”她说，仍然对这一成就感到惊讶。“计算机制图并不复杂，”她回忆道。“但不可思议的是，经过10年，我们已经将整个系统联网。”莱德纳对这个项目的规模感到震惊。两人对GIS和城市的可能性兴奋不已，巩固了至今仍在延续的友谊。

在绘制了将水送给人们的系统后，DEP开始了一个同样雄心勃勃的项目，使用GIS绘制将水排走的系统，即下水道。最明显的行动方案是将一个系统叠加在另一个系统上，创建一张地图。但这意味着需要协作——确保下水道地图的构建遵循相同的规格、标准和格式，并锚定在所谓的“控制点”（位置已知且确定的点）上，以确保一切正确对齐。不幸的是，“下水道的人讨厌水务的人，”莱德纳回忆道。

莱德纳和多夫深入了解GIS，意识到这是一个错失的机会。为什么要有单独的文件？这就像通过模糊的双筒望远镜看水和污水系统。事实上，正确部署后，这项技术可以创建一张单一的准确地图，不仅涵盖这两层，还包括无数其他层。它将被称为基础地图，纽约市的基础设施生态系统在一份包含所有地形和建筑特征以及地下水和污水管线的主文件中描绘。市长鲁道夫·朱利安尼同意通过市信息技术和电信部（DOITT）支持该项目。污水部门必须参与其中。

“作为城市管理者，了解地下基础设施中所有关键节点的位置是良好的卫生习惯。”

在水和污水被绘制后，基础地图扩展为一项摄影测量的练习。飞机飞越城市，拍摄与GPS和地面控制点相连的航拍照片。每个像素代表1英尺的准确度。在城市机构的合作下，由莱德纳和多夫监督，外部制图公司的专家扫描并数字化这些照片，并为各种组件创建轮廓，包括每条路缘线和建筑轮廓。基础地图在1999年完成。它被分发给所有城市机构，许多机构在其基础上构建数据。“一张地图将它们绑定在一起，”莱德纳用托尔金式的术语说。

突然间，城市的许多机构有了协调其活动的方法。这在紧急情况下尤其重要。例如，当水管破裂时，紧急管理办公室的代表可以与建筑部门使用同一地图来评估损失并采取修复措施。利用基础地图，卫生部门识别出水可能积聚的地方，以成功对抗西尼罗河病毒。

“地下地图在我们构建基础地图时始终在我们的视野中，”莱德纳说。“因为，实际上，基础地图的起源是发现水务和污水处理人员将分别在不同的筒仓中构建他们的地图层。我们知道获取地下信息是多么有价值，对运营有多么有用。”

当纽约在2001年9月11日遭到袭击时，他们招募缺失公用设施并深入挖掘的努力被搁置。那天，莱德纳和成千上万的人一样，从工作地点步行回家。当他刚到达上西区的公寓时，电话打来了。“我从未想过自己会在这场灾难中扮演任何角色，”他说。“但城市执法官来了，以每小时100英里的速度把我送回市中心的格拉梅西公园。”他的任务是生成可以帮助救援工作的地图。他请来了亨特学院的GIS专家肖恩·阿赫恩，以及来自Esri（一家知名GIS软件公司）、NGA的代表和来自GISMO的志愿者——这是GIS映射组织的获胜缩写，这是一个由长期倡导GIS的杰克·艾肯鲍姆创立的专业团体，他曾在财政部工作。

使用几张用智能手机拍摄的图像，芝加哥地下的x、y和z坐标以3D形式创建。来源：重建和UI LABS多夫负责收集现场周围所有公用设施的数据。在中城哈德逊河码头的战情室，深层基础设施小组仔细研究了世贸中心地下层的计划和渲染图，并将其与公用设施地图叠加。他们绘制了水、电信和电力的停电区域。“我们像疯狂一样输出地图——大约在六周内制作了3000张，”莱德纳说。“这是GIS的一个真正的分水岭时刻。”

在某个时刻，有人注意到世贸中心的计划显示有一个20万加仑的地下氟利昂罐，用于建筑的冷却系统。“我记得我脖子后面的汗毛都竖起来了，”莱德纳说。“我们分析的一部分是将这个家伙与我们正在绘制的火灾位置进行关联——使用热成像——这些火灾持续在地下燃烧。”如果火灾蔓延到罐子，结果可能是灾难性的，因为氟利昂在加热时可以转化为光气，这是一种用于化学武器的有毒气体。在对堆积物的热点进行仔细分析后，他们能够确定火灾距离氟利昂罐不够近，不会引发爆炸。

莱德纳和多夫认为，在此之后，地下地图项目将继续发展。仅仅是氟利昂事件就显示出清楚了解地下情况是多么有用。但9月11日的事件也让他们的项目有了不同的视角。到2001年，康爱迪生本来快要同意启动一个完全数字化的共享电力基础设施地图，但因安全问题撤回了支持。

“9/11给予，9/11也带走，”莱德纳带着苦涩的笑声说。“它给予是因为它引起了对GIS用途的广泛关注，并显示出整合这些数据用于各种用途是关键。但它也加强了对安全的需求。现在没有人愿意分享数据。”

9月11日的一个痛苦副作用是，它不仅展示了国家关键基础设施的脆弱性——国土安全部称之为“交通部门”——还展示了其能量如何被重新引导成为一种破坏力量。莱德纳和多夫对安全问题表示同情。但与此同时，莱德纳喜欢指出，康爱迪生在纽约街头喷涂的符号实际上形成了一张基础设施的地图，任何关注的人都能看到。而且，包含康爱迪生基础设施的完整地图是否可能帮助公用事业公司定位安全问题，例如揭示电力系统与其他基础设施主要部分交汇的关键节点，从而成为易受攻击的目标？

“全世界都想做同样的事情，他们真的希望在纽约看到这一切发生”

莱德纳于2004年从市政府退休，开始从事私营部门的咨询工作。没有他的热情或康爱迪的数据，这张地图停滞不前。多夫也转向了私营部门的工作。吉姆·麦康奈尔，市应急管理办公室的一名专员，接替莱德纳和多夫，成为绘制地下地图的最大支持者。与此同时，未来地下地图的骨架部分开始浮现。为了为2004年在麦迪逊广场花园举行的共和党全国大会做准备，麦康奈尔的办公室与MTA和联邦机构合作，创建了几乎是3D的地下交通站地图。虽然尚未完全整合，但它们有一天可能成为统一地下地图中的数据层。

六年前，麦康奈尔、多夫和莱德纳聚在一起，讨论再试一次。莱德纳认为他有办法在没有市政府直接参与的情况下开始这个项目，他希望随着计划的发展，市政府会参与进来。他接洽了纽约市基金会，这是一个由福特基金会资助的组织，负责资助涉及政府和非营利组织的创新项目。基金会的主席玛丽·麦考密克欣赏莱德纳团队在911事件后所做的工作，并同意为该项目提供机构支持。“当艾伦向我提出他的想法时，”她说，“我在两秒钟内就答应了。”

到那时，创建地下地图的想法在全球范围内开始流行。2004年7月，比利时的建筑工人破坏了一条在法国和比利时港口城镇泽布鲁日之间运行的巨型高压天然气管道，导致15人遇难，数百人受伤。半径1300英尺内几乎所有东西都被摧毁。许多尸体被烧得面目全非，甚至被抛到附近的田野里，以至于救援人员最初很难找到它们。

官员们确定事故是由于建筑工人对管道位置的数据不正确所导致的。比利时政府回应称，未来三年内将下令创建一份地下基础设施地图，描绘弗兰德地区超过300家公用事业公司拥有或控制的每一个资产，该地区的面积是纽约市的几倍，人口约占四分之三。近40万英里的地下电缆、管道、线路和管道可以绕地球16圈。

并不是所有人都可以访问比利时地图。希望进行地下挖掘的承包商必须通过一个名为KLIP的计算机门户提交工作区域的坐标。请求会发送给所有在该区域地下有基础设施的利益相关者，他们必须提供自己的数据。然后，这些信息会被综合并作为一份文档发送给请求者。“我们有一个分散的架构概念，”KLIP官员杰夫·达姆斯说。“所有网络公用事业公司都有自己的主数据库，提供给承包商的仅是网络的一小部分。”芝加哥已经启动了一个类似于比利时模式的项目，新加坡和伦敦的制图机构也在研究试点项目。

纽约现有的三层结构——DEP的水和污水文件，以及最近的地铁站地图——意味着它在项目启动时已经走在了前面。“除了弗兰德，我不相信世界上还有其他城市走得像我们这么远，”莱德纳说，“尽管我们尚未说服私营公用事业公司创建他们网络的地图。”未来的合作很可能取决于康爱迪生是否愿意加入并分享其数据。（康爱迪生的发言人拒绝对提议的地下地图发表评论，仅表示“出于多种安全原因，这些信息极为敏感和机密。”）与此同时，市长比尔·德布拉西奥允许莱德纳的团队接触市政府机构讨论该项目，麦康奈尔表示，该项目“正在积极考虑”获得市长办公室的全力支持。

当莱德纳和他的团队在构建地图的政治丛林中导航时，他们继续与开放地理空间联盟紧密合作，制定全球地下地图的技术标准。这项工作吸引了来自世界各地的制图机构提供的无偿咨询，包括英国测绘局和新加坡土地管理局。

无论纽约地图采取何种形式，它可能会具有两个属性，使其比比利时的KLIP更为复杂。首先，虽然比利时的地图仅为二维，纽约的地图将提供三维视觉效果。

与任何纸质地图一样，纬度和经度是最容易描绘的属性，也是最关键的——你想知道在挖掘之前，天然气管道是在 这里 而不是 那里——但对深度的了解提供了更有用的工具。但这也提出了所有制图系统面临的一个更棘手的问题，尤其是当它们将不同的数据集合并到一张地图中时：寻找控制点。帮助莱德纳团队的亨特学院GIS大师阿赫恩认为，纽约应该使用城市现有的下水道地图，作为基础地图的一部分，作为锚定点。对深度（z轴）的了解对下水道官员来说很重要，因为污水——正如古老的格言所说——必须向下流动。纽约的下水道地图是世界上最先进的之一，精确知道每个井盖的表面位置。“如果你有两个不同的井盖，每个都有不同的x、y和z位置，那么你就有了反转高程，一个到管道的距离和另一个到顶部的距离，”阿赫恩说。“所以如果那条管道是直的，你可以计算管道沿线任何位置的x-y-z。”另一方面，他补充道，“如果它是弯曲的，你需要知道曲率的半径。”

像城市泥土一样清晰，对吧？现在考虑一下纽约地图的另一个特殊属性。包含深度信息将使其不仅能够描绘基础设施，还能提供周围土壤层的信息，利用来自城市数百个钻孔的数据。“了解土壤类型对基础设施的行为非常重要，”哥伦比亚大学的土木工程教授乔治·德奥达提斯说。“如果土壤非常软，可能会发生沉降，一些管道可能会开始过度变形。如果有地下水，你就得开始担心腐蚀。如果有有机物，管道的长期行为会出现问题。如果发生天然气爆炸，某种类型的土壤会吸收爆炸。”

负责地下地图的三位主要建筑师仍然充满希望。“我们相信我们终于到了这一步，”多夫说。“全世界都想做同样的事情，他们真的希望在纽约看到这一切发生。”

“作为城市管理者，知道你地下基础设施中所有关键节点的位置是良好的卫生习惯，”莱德纳补充道。“它们可能脆弱的原因、相互依赖性和单点故障——这些都是我学到的国土安全术语——以及可能导致级联效应的因素。”他的声音稍微提高，GIS运动者的兴奋显露无遗。“你需要知道这一点！”