沒有人知道紐約市地下隱藏着什麼 - 彭博社

插圖：哈德森·克里斯蒂在第一滴雨水落下之前，艾倫·萊德納就知道水位可能會上升，將城市置於黑暗之中。在這一點上，地圖就像水晶球一樣清晰。你只需看看。

那是2010年，萊德納正在為政府服務公司博斯艾倫·漢密爾頓公司提供諮詢，該公司受美國國土安全部委託，識別國家關鍵基礎設施的潛在威脅和脆弱性。萊德納正在檢查一個包括紐約和新澤西的地區。一天，他在思考該地區的電力網。他查閲了一些聯邦應急管理局準備的洪水預測地圖。然後，他盯着由合併愛迪生公司維護的電網地圖。然後他突然意識到：位於東河岸邊的東13街變電站正好位於洪水區的中央。

刊登於 彭博商業週刊，2017年8月14日。立即訂閲。攝影師：薩莎·阿魯圖諾娃，來自彭博商業週刊萊德納對公用事業、醫院和其他主要設施表達了他的擔憂。“反應大多是，‘哦，’”他回憶道，當我們坐在紐約市基金會的三角洲辦公室時，他在這裏負責該非營利組織的地理空間創新中心。

當2012年颶風桑迪襲來，沿着東海岸直撲紐約時，國家海洋和大氣管理局預測紐約港會出現大規模的潮湧。“我意識到這將影響聯邦緊急事務管理局（FEMA）製作的洪水地圖，”萊德納説，“這意味着東13街即將被淹沒。”他迅速發出備忘錄，附上地圖，敦促應對社區做好準備。公用事業公司Con Ed的工人們匆忙在連接埋地電纜的變壓器周圍建造屏障。但當水越過河堤，湧向變電站時，這些屏障並不足夠。

萊德納在他的筆記本電腦上調出了一些圖像：變壓器爆炸時的白熱新星；以及事後曼哈頓的俯瞰圖，34街以下一片黑暗（除了電池公園城的一線光亮），停電持續了三天。損失包括紐約大學朗格尼醫療中心和貝爾維尤醫院的停運——萊德納指出，他們的備用發電機失靈，因為關鍵組件位於地下室，遭受了同樣淹沒變電站的東河洪水。

“我們瘋狂地製作地圖——大約在六週內製作了3000張。這是地理信息系統的一個真正的分水嶺時刻。”

萊德納堅信地理空間數據的力量，“將來自不同來源的多個地圖層進行接口，以得出有價值的情報，”正如他所解釋的。在90年代，他領導創建了一張紐約市的地圖，這張地圖作為一個前谷歌地球模型，展示了城市制圖的複雜性，整合了大量數據，以揭示從廣告牌到路緣的所有位置。它所未涵蓋的是地下城市，那 sprawling 的基礎設施網絡以及環繞它的自然特徵。萊德納堅信，如果在桑迪之前有這樣一張地圖，作為多個維持城市運轉的參與者共享和參考的資源，東13街的脆弱性將會顯而易見。但他希望，在下一個重大颶風來臨之前，提前規劃將會變得更容易。在他的指導下，紐約即將完成世界上最複雜的地下地圖——因此也是最詳細的現實圖景，展示了使城市運作的交錯系統。萊德納説，這將改善公共安全，幫助官員更好地管理快速增長，並迎來“智能”城市的時代，在這個時代，傳感器和其他自動化技術管理日常城市生活的流動。

由於來自衞星的數據，我們現在可以將世界映射到大約6英寸的精度。我們幾乎達到了豪爾赫·路易斯·博爾赫斯在他的短篇小説《科學的準確性》中所描述的那種境地，在那裏製圖師們建造了一張“與帝國大小相同的帝國地圖，並且與之逐點重合。”但我們腳下的世界仍然籠罩在黑暗中。“光和無線電波不像在空氣中那樣穿透土壤，”開放地理空間聯盟的首席技術官喬治·珀西瓦爾説，該聯盟正在幫助制定地下製圖的全球標準。“下一個邊界，無論是字面上還是比喻上，都是地下。”

紐約市令人畏懼的基礎設施迷宮就像古老地圖上裝飾的“這裏有龍”。在6000英里的瀝青和混凝土道路下，隱藏着數千英里的水、污水、天然氣、電信和電力基礎設施。我們也不能忘記500英里的地下地鐵軌道或康愛迪生的100英里蒸汽輸送系統。整體而言，這些信息無人知曉。龐大的地下設施的具體細節被各個利益相關者所壟斷和保護。康愛迪生有其電力地圖；環境保護局（DEP）跟蹤水和污水管道；大都會運輸署（MTA）可以告訴你交通隧道的位置；等等。

想象這座城市是一種活生生的有機體，一個由各種系統組成的身體——呼吸系統、神經系統、骨骼系統——它們共享同一空間，甚至交織在一起。現在想象一下，一個外科醫生對這個身體進行手術，而他只知道一個系統的位置，他看着身體，只看到血管或骨骼。這就是紐約的奇特狀態——一個身體處於通過廣角鏡頭看似永恆的急救狀態。每年，為了維修或促進建設，街道被切開20萬次——平均每天近550次切割，或者每年每條街道每英里30次。

多夫、麥考密克和萊德納在紐約市基金辦公室。攝影師：賈科莫·福圖納託為《彭博商業週刊》拍攝對於每一項工作，承包商都需要聯繫掌握這些知識的人員。相關公用事業公司和城市機構的代表被派往現場，他們用噴漆勘測並標記地下基礎設施的位置。走在城市的任何一個街區，你都會看到這些城市象形文字，那些在切口癒合後仍然留存的傷疤。“天然氣”是其中一個比較明顯的標記，其明確性表明了錯誤計算和破壞天然氣管道的危險性。然而，錯誤是常見且不可避免的。對地下基礎設施的打擊每年給城市造成約3億美元的損失。

萊德納的地圖將允許用户在城市的管道和電纜、瀝青和隧道、溪流和花崗岩的層次中快速瀏覽，輕鬆定位漏水的下水道或腐蝕的天然氣管道，就像愛達荷州博伊西的人現在可以快速查看維爾京羣島房地產列表的街景一樣。要理解他的痴迷，你必須理解對他而言，能夠實現這一切的技術的吸引力。

萊德納的職業生涯與地理信息系統的興起同時展開。GIS指的是任何允許用户生成、操作和顯示地理或地理空間數據的自動化系統。與無處不在且免費可用的GPS協同工作，GIS正在改變我們可視化物理世界中空間關係的能力。

你手機上的那張地圖，標記你的位置為一個藍點並顯示附近的餐館？那就是GIS。一個複雜的地圖，允許國家地理空間情報局（NGA）以釐米為單位可視化導彈在當前天氣條件下的行為？或者一個讓救援工作者在災後繪製醫療物資最佳分配的地圖，或讓手機服務提供商根據使用模式分配基站的地圖？這也是GIS。

這是在1985年，當時萊德納擔任DEP的信息技術主任，他第一次接觸到GIS。儘管他在70年代進行區域分析時有一些紙質製圖的經驗，但他對計算機地圖幾乎一無所知。吸引他的是與DEP的危險物質單位合作，使用GIS軟件跟蹤城市周圍的事件。這是一種可視化緊急情況、瞭解其影響的方法。“隨着我處理CAD（計算機輔助設計）系統，我的知識不斷增長，這些系統正在徹底改變城市工程項目的設計方式，”他説。“然後我遇到了温迪，她正在進行供水管道繪圖項目。”

温迪·多夫當時正在監督該機構使用GIS軟件將城市供水系統的紙質地圖轉換為數字地圖：水管、連接建築物與系統的每根管道，“甚至還有100,000個消防栓，”她説，仍然對這一成就感到驚訝。“計算機製圖並不複雜，”她回憶道。“但不可思議的是，經過10年，我們已經將整個系統聯網。”萊德納對這個項目的規模感到震驚。兩人對GIS和城市的可能性興奮不已，鞏固了至今仍在延續的友誼。

在繪製了將水送給人們的系統後，DEP開始了一個同樣雄心勃勃的項目，使用GIS繪製將水排走的系統，即下水道。最明顯的行動方案是將一個系統疊加在另一個系統上，創建一張地圖。但這意味着需要協作——確保下水道地圖的構建遵循相同的規格、標準和格式，並錨定在所謂的“控制點”（位置已知且確定的點）上，以確保一切正確對齊。不幸的是，“下水道的人討厭水務的人，”萊德納回憶道。

萊德納和多夫深入瞭解GIS，意識到這是一個錯失的機會。為什麼要有單獨的文件？這就像通過模糊的雙筒望遠鏡看水和污水系統。事實上，正確部署後，這項技術可以創建一張單一的準確地圖，不僅涵蓋這兩層，還包括無數其他層。它將被稱為基礎地圖，紐約市的基礎設施生態系統在一份包含所有地形和建築特徵以及地下水和污水管線的主文件中描繪。市長魯道夫·朱利安尼同意通過市信息技術和電信部（DOITT）支持該項目。污水部門必須參與其中。

“作為城市管理者，瞭解地下基礎設施中所有關鍵節點的位置是良好的衞生習慣。”

在水和污水被繪製後，基礎地圖擴展為一項攝影測量的練習。飛機飛越城市，拍攝與GPS和地面控制點相連的航拍照片。每個像素代表1英尺的準確度。在城市機構的合作下，由萊德納和多夫監督，外部製圖公司的專家掃描並數字化這些照片，併為各種組件創建輪廓，包括每條路緣線和建築輪廓。基礎地圖在1999年完成。它被分發給所有城市機構，許多機構在其基礎上構建數據。“一張地圖將它們綁定在一起，”萊德納用托爾金式的術語説。

突然間，城市的許多機構有了協調其活動的方法。這在緊急情況下尤其重要。例如，當水管破裂時，緊急管理辦公室的代表可以與建築部門使用同一地圖來評估損失並採取修復措施。利用基礎地圖，衞生部門識別出水可能積聚的地方，以成功對抗西尼羅河病毒。

“地下地圖在我們構建基礎地圖時始終在我們的視野中，”萊德納説。“因為，實際上，基礎地圖的起源是發現水務和污水處理人員將分別在不同的筒倉中構建他們的地圖層。我們知道獲取地下信息是多麼有價值，對運營有多麼有用。”

當紐約在2001年9月11日遭到襲擊時，他們招募缺失公用設施並深入挖掘的努力被擱置。那天，萊德納和成千上萬的人一樣，從工作地點步行回家。當他剛到達上西區的公寓時，電話打來了。“我從未想過自己會在這場災難中扮演任何角色，”他説。“但城市執法官來了，以每小時100英里的速度把我送回市中心的格拉梅西公園。”他的任務是生成可以幫助救援工作的地圖。他請來了亨特學院的GIS專家肖恩·阿赫恩，以及來自Esri（一家知名GIS軟件公司）、NGA的代表和來自GISMO的志願者——這是GIS映射組織的獲勝縮寫，這是一個由長期倡導GIS的傑克·艾肯鮑姆創立的專業團體，他曾在財政部工作。

使用幾張用智能手機拍攝的圖像，芝加哥地下的x、y和z座標以3D形式創建。來源：重建和UI LABS多夫負責收集現場周圍所有公用設施的數據。在中城哈德遜河碼頭的戰情室，深層基礎設施小組仔細研究了世貿中心地下層的計劃和渲染圖，並將其與公用設施地圖疊加。他們繪製了水、電信和電力的停電區域。“我們像瘋狂一樣輸出地圖——大約在六週內製作了3000張，”萊德納説。“這是GIS的一個真正的分水嶺時刻。”

在某個時刻，有人注意到世貿中心的計劃顯示有一個20萬加侖的地下氟利昂罐，用於建築的冷卻系統。“我記得我脖子後面的汗毛都豎起來了，”萊德納説。“我們分析的一部分是將這個傢伙與我們正在繪製的火災位置進行關聯——使用熱成像——這些火災持續在地下燃燒。”如果火災蔓延到罐子，結果可能是災難性的，因為氟利昂在加熱時可以轉化為光氣，這是一種用於化學武器的有毒氣體。在對堆積物的熱點進行仔細分析後，他們能夠確定火災距離氟利昂罐不夠近，不會引發爆炸。

萊德納和多夫認為，在此之後，地下地圖項目將繼續發展。僅僅是氟利昂事件就顯示出清楚瞭解地下情況是多麼有用。但9月11日的事件也讓他們的項目有了不同的視角。到2001年，康愛迪生本來快要同意啓動一個完全數字化的共享電力基礎設施地圖，但因安全問題撤回了支持。

“9/11給予，9/11也帶走，”萊德納帶着苦澀的笑聲説。“它給予是因為它引起了對GIS用途的廣泛關注，並顯示出整合這些數據用於各種用途是關鍵。但它也加強了對安全的需求。現在沒有人願意分享數據。”

9月11日的一個痛苦副作用是，它不僅展示了國家關鍵基礎設施的脆弱性——國土安全部稱之為“交通部門”——還展示了其能量如何被重新引導成為一種破壞力量。萊德納和多夫對安全問題表示同情。但與此同時，萊德納喜歡指出，康愛迪生在紐約街頭噴塗的符號實際上形成了一張基礎設施的地圖，任何關注的人都能看到。而且，包含康愛迪生基礎設施的完整地圖是否可能幫助公用事業公司定位安全問題，例如揭示電力系統與其他基礎設施主要部分交匯的關鍵節點，從而成為易受攻擊的目標？

“全世界都想做同樣的事情，他們真的希望在紐約看到這一切發生”

萊德納於2004年從市政府退休，開始從事私營部門的諮詢工作。沒有他的熱情或康愛迪的數據，這張地圖停滯不前。多夫也轉向了私營部門的工作。吉姆·麥康奈爾，市應急管理辦公室的一名專員，接替萊德納和多夫，成為繪製地下地圖的最大支持者。與此同時，未來地下地圖的骨架部分開始浮現。為了為2004年在麥迪遜廣場花園舉行的共和黨全國大會做準備，麥康奈爾的辦公室與MTA和聯邦機構合作，創建了幾乎是3D的地下交通站地圖。雖然尚未完全整合，但它們有一天可能成為統一地下地圖中的數據層。

六年前，麥康奈爾、多夫和萊德納聚在一起，討論再試一次。萊德納認為他有辦法在沒有市政府直接參與的情況下開始這個項目，他希望隨着計劃的發展，市政府會參與進來。他接洽了紐約市基金會，這是一個由福特基金會資助的組織，負責資助涉及政府和非營利組織的創新項目。基金會的主席瑪麗·麥考密克欣賞萊德納團隊在911事件後所做的工作，並同意為該項目提供機構支持。“當艾倫向我提出他的想法時，”她説，“我在兩秒鐘內就答應了。”

到那時，創建地下地圖的想法在全球範圍內開始流行。2004年7月，比利時的建築工人破壞了一條在法國和比利時港口城鎮澤布魯日之間運行的巨型高壓天然氣管道，導致15人遇難，數百人受傷。半徑1300英尺內幾乎所有東西都被摧毀。許多屍體被燒得面目全非，甚至被拋到附近的田野裏，以至於救援人員最初很難找到它們。

官員們確定事故是由於建築工人對管道位置的數據不正確所導致的。比利時政府回應稱，未來三年內將下令創建一份地下基礎設施地圖，描繪弗蘭德地區超過300家公用事業公司擁有或控制的每一個資產，該地區的面積是紐約市的幾倍，人口約佔四分之三。近40萬英里的地下電纜、管道、線路和管道可以繞地球16圈。

並不是所有人都可以訪問比利時地圖。希望進行地下挖掘的承包商必須通過一個名為KLIP的計算機門户提交工作區域的座標。請求會發送給所有在該區域地下有基礎設施的利益相關者，他們必須提供自己的數據。然後，這些信息會被綜合並作為一份文檔發送給請求者。“我們有一個分散的架構概念，”KLIP官員傑夫·達姆斯説。“所有網絡公用事業公司都有自己的主數據庫，提供給承包商的僅是網絡的一小部分。”芝加哥已經啓動了一個類似於比利時模式的項目，新加坡和倫敦的製圖機構也在研究試點項目。

紐約現有的三層結構——DEP的水和污水文件，以及最近的地鐵站地圖——意味着它在項目啓動時已經走在了前面。“除了弗蘭德，我不相信世界上還有其他城市走得像我們這麼遠，”萊德納説，“儘管我們尚未説服私營公用事業公司創建他們網絡的地圖。”未來的合作很可能取決於康愛迪生是否願意加入並分享其數據。（康愛迪生的發言人拒絕對提議的地下地圖發表評論，僅表示“出於多種安全原因，這些信息極為敏感和機密。”）與此同時，市長比爾·德布拉西奧允許萊德納的團隊接觸市政府機構討論該項目，麥康奈爾表示，該項目“正在積極考慮”獲得市長辦公室的全力支持。

當萊德納和他的團隊在構建地圖的政治叢林中導航時，他們繼續與開放地理空間聯盟緊密合作，制定全球地下地圖的技術標準。這項工作吸引了來自世界各地的製圖機構提供的無償諮詢，包括英國測繪局和新加坡土地管理局。

無論紐約地圖採取何種形式，它可能會具有兩個屬性，使其比比利時的KLIP更為複雜。首先，雖然比利時的地圖僅為二維，紐約的地圖將提供三維視覺效果。

與任何紙質地圖一樣，緯度和經度是最容易描繪的屬性，也是最關鍵的——你想知道在挖掘之前，天然氣管道是在 這裏 而不是 那裏——但對深度的瞭解提供了更有用的工具。但這也提出了所有制圖系統面臨的一個更棘手的問題，尤其是當它們將不同的數據集合併到一張地圖中時：尋找控制點。幫助萊德納團隊的亨特學院GIS大師阿赫恩認為，紐約應該使用城市現有的下水道地圖，作為基礎地圖的一部分，作為錨定點。對深度（z軸）的瞭解對下水道官員來説很重要，因為污水——正如古老的格言所説——必須向下流動。紐約的下水道地圖是世界上最先進的之一，精確知道每個井蓋的表面位置。“如果你有兩個不同的井蓋，每個都有不同的x、y和z位置，那麼你就有了反轉高程，一個到管道的距離和另一個到頂部的距離，”阿赫恩説。“所以如果那條管道是直的，你可以計算管道沿線任何位置的x-y-z。”另一方面，他補充道，“如果它是彎曲的，你需要知道曲率的半徑。”

像城市泥土一樣清晰，對吧？現在考慮一下紐約地圖的另一個特殊屬性。包含深度信息將使其不僅能夠描繪基礎設施，還能提供周圍土壤層的信息，利用來自城市數百個鑽孔的數據。“瞭解土壤類型對基礎設施的行為非常重要，”哥倫比亞大學的土木工程教授喬治·德奧達提斯説。“如果土壤非常軟，可能會發生沉降，一些管道可能會開始過度變形。如果有地下水，你就得開始擔心腐蝕。如果有有機物，管道的長期行為會出現問題。如果發生天然氣爆炸，某種類型的土壤會吸收爆炸。”

負責地下地圖的三位主要建築師仍然充滿希望。“我們相信我們終於到了這一步，”多夫説。“全世界都想做同樣的事情，他們真的希望在紐約看到這一切發生。”

“作為城市管理者，知道你地下基礎設施中所有關鍵節點的位置是良好的衞生習慣，”萊德納補充道。“它們可能脆弱的原因、相互依賴性和單點故障——這些都是我學到的國土安全術語——以及可能導致級聯效應的因素。”他的聲音稍微提高，GIS運動者的興奮顯露無遺。“你需要知道這一點！”