这些志愿者正在填补世界地图缺失的部分,同时帮助人类

这些志愿者正在填补世界地图缺失的部分,同时帮助人类

科罗拉多州博尔德市十月的这个夜晚,雪还没有下,但 Backcountry Pizza & Tap House 周围的强风和低云预示着一场早冬风暴。下午 6 点之前,黛安·弗里茨从寒冷中走进来,经过弹球机和台球桌,走向后面的房间。她放下包,脱下羽绒服,在欢乐时光结束前快速点了一杯 IPA。“很多人可能来不及了,”她说,猜测他们不愿意勇敢地走上结冰的道路。她耸耸肩,拿出她的 Mac,上面贴着一张贴纸,上面写着:“地图色情”。

Fritz 在丹佛的 Auraria 图书馆工作,帮助那些想要将空间信息纳入研究的人。例如,如果一个学生正在做一个关于能源的项目,她会向他们展示如何包括该州每个油井的位置。除了工作之外,Fritz 还帮助领导一个 MeetUp 小组——今晚在这里聚会——将有关建筑物的数据合并到该地区的众包地图中。该项目最终可以帮助紧急服务更快地联系到人们,让小企业更加引人注目,并向居民展示他们的城市(全国发展最快的城市之一)正在发生怎样的变化。到目前为止,已有大约 40 人自愿参加。

弗里茨打开笔记本电脑,找到她将为新来者提供的操作方法演示。不过现在,她唯一的观众就是悬在她头顶上的:散落在房间各处的啤酒标志。

当她的电脑启动时,另一位 MeetUp 负责人、数据科学家 Margaret Spyker 和会员 Jim McAndrew 一起来了,后者搬到了宾夕法尼亚州,现在回来拜访。“如果你能快速点餐,你们就会过得很开心,”Fritz 敦促他们。

Spyker 从桌上拿来一份菜单,两人在只剩两分钟的时间点餐,然后三人开始聊天。“Jimmy 已经在 Foursquare 上签到了,”Spyker 说。

麦克安德鲁微笑着耸耸肩:内疚。说到这,弗里茨记得,她一直想在健身应用 Strava 上称赞他最近的短跑,他用这个应用记录自己令人印象深刻的快速跑步。

他们停下来,嘲笑自己的可预测性。甚至他们的闲聊也与地理空间有关——都是与地点和时间有关的事情——正如你对那些在业余时间制作地图的人所期望的那样。

今晚,他们希望在所谓的“丹佛建筑导入”项目上取得进展。他们将把来自政府数据库的形状、大小和地址叠加到众包的免费世界地图上,并将两者合并,使这些建筑成为数字地理的永久特征。

该项目是 2004 年成立的国际项目 OpenStreetMap 的一部分。OSM 是一个地图维基百科,依靠志愿者(自成立以来已有一百万志愿者,是同类项目中规模最大的)来创建地球的不断演变的图景。你可以在浏览器中或 Facebook 等平台中查看它,Facebook 依靠它来获取位置信息。尽管个人只是为了好玩而使用它,但它却是亚马逊和微软等大公司服务的基础。OSM 很重要,它不同于谷歌等地图,因为它是由人制作的,也是为人服务的。它包含参与者想要的信息,而不是麦克安德鲁所说的“谷歌地图能赚钱的东西”。

南蒙古;2015 年 8 月 15 日。
美国国家航空航天局和欧洲航天局等政府机构发送的卫星数据通常是公开的。欧洲航天局

世界各地的普通书呆子们都在使用地图数据来做特定的事:考古学家发现了隐藏的坟墓;警方找到了失踪人员;救援组织向洪水灾民派出了援助物资;退休间谍找到了武器藏匿处;自然资源保护者发现了森林砍伐现象;艺术家找到了秘密军事设施;零售商估算了竞争对手停车场的空置情况。

一位名叫约瑟夫·科勒的政策顾问兼分析师认为,这种频繁更新的大量信息可能会导致一个临界点,他称之为地理信息奇点:届时,没有特殊专业知识或财富的人也可以实时访问地理空间数据并对其进行解读,从而有能力调查任何地方的当前状况。实际上,任何人都可以找到他们想看的地球上任何地点的实时视图。科勒是南加州联邦资助的研究和开发中心航空航天公司的系统主管,他说:“世界基本上变得透明了。”

自 2015 年左右以来,科勒一直在关注航天业,他注意到卫星的建造和发射变得越来越容易和便宜。如今,有超过 700 个轨道物体一直在监视地球,而 2014 年只有 192 个。这种增长意味着有些物体会不断产生图像,它们展示的不是你 2016 年的房子的样子,而是你读这篇文章时的样子。他还看到人工智能变得越来越聪明。它可以使用精细调整的算法来计算汽车数量并识别猫或你的表亲。最后,他发现,有了手机和快速网络,人们可以传输此类分析。将其推向逻辑终点,就是——瞧!——地理奇点。

我们还没有到达那里,但我们已经朝着那个方向前进了:卫星每天都会捕捉到特定海洋或摩天大楼的图像。人工智能擅长于狭隘、具体的任务,比如识别树木或测量交通,但整合不同的信息流——航拍照片、闭路电视信号、推特帖子、地址、当前垃圾车位置——仍然是一个棘手的问题。考虑到所有这些,没有人能说这个奇点是否会到来,或者如果真的到来,普通地球人的经历究竟会发生怎样的变化。也许人们会看着冰盖分分秒秒地融化。也许他们会核实市政当局关于建造新住房的说法,或者外国船只是否在附近停靠。也许他们会随时知道整个城市最好的空置停车位。或者他们可能根本不会关心,地图绘制技能仍然很重要,但只是小众技能,主要由情报机构、人道主义组织和公司部署。

在 Backcountry,OpenStreetMap 志愿者代表着人们真正关心的未来。他们想知道自己在地球上的位置。麦克安德鲁在电脑上打开一段视频,循环播放以营造气氛。屏幕上出现了一个黑色的地球仪。明亮的点和线在 DayGlo 荧光灯下闪过其表面,追踪着国家、城市和其间的空间。这是一幅地球地图集,人们按时间顺序绘制道路、房屋和学校。其他众包项目服务于特定的领域;StoryMap 让用户突出显示一系列事件中的位置;Ushahidi 帮助人们分享有关警察遭遇等信息。但 OpenStreetMap 有着最广泛的抱负:捕捉整个不断变化的地球,以及每个地方的人们所关心的一切。

麦克安德鲁说道,“您看到的每一行都是一次编辑”——现在地图上的一个地方,现在更真实地反映现实世界。

阿尔及利亚西北部;2018 年 1 月。
世界各地的人们都受到了卫星图像的启发。老师们让孩子们参加全球寻宝游戏。欧洲航天局

科勒给地理信息奇点起的名字,就像你给一座尚未建成、尚未绘制蓝图的城市起的名字一样。虽然它所代表的未来似乎还很遥远,但实现它的技术已经发展了几十年。美国政府在 20 世纪 60 年代发射了第一颗拍照卫星,随后又发射了专门用于军事和情报需求的卫星。美国国家航空航天局、美国国家海洋和大气管理局和美国地质调查局等机构也发射了用于科学用途的卫星。他们的数据大部分是公开的,任何人都可以查阅几十年前的记录,并将其与今天的记录进行比较。

20 世纪 90 年代,企业也加入进来,主要是为了向神秘机构出售照片。WorldView Imaging Corporation(现名为 Maxar)部署了首批私人相机来俯视地球。如今,该公司还向石油和天然气公司出售数据以监控管道,向大型零售商出售数据以监控商店客流量,向开发商出售数据以调查潜在的施工区。

与此同时,虚拟全景监狱已经出现,它不再只是拍照而已。卫星还可以捕捉无线电传输、天气信息、红外图像和雷达数据。无人机飞越地球,街头摄像头在地面附近监视,智能设备广播位置,政府数据集(从路缘切口到县界)在线直播。随着细节的不断增加,奇点离我们越来越近。

不过,这只有在数据公开的情况下才会发生——这并非私营公司的强项。不过,他们有时也会共享数据。例如,Maxar 首次开展了让非专业人士参与图像分析和地图制作的重大项目。这个为期九年的项目名为 Tomnod,在灾难发生时招募业余人员,例如 2014 年的马来西亚航空坠机事故,或进行科学研究,例如为 2016 年人口普查统计南极洲的威德尔海豹数量。在危机期间,Maxar 还会向人道主义 OpenStreetMap 等组织提供图像,该组织赞助众包努力来绘制危机地区地图——例如地震后,或绘制疫苗分发图,或了解难民迁移情况。

公司有时还会将数据提供给研究气候变化的科学家、报道偏远地区新闻的记者以及试图了解全球紧张局势的分析师。其中一位是加州蒙特雷米德尔伯里国际研究学院研究核武器和导弹发展的大卫·施默勒。

施默勒实际上并没有接受过正规的卫星图像分析培训,但他手捧着早晨的咖啡,登录了 Planet 公司的网站。该公司运营着大约 140 颗卫星,每天拍摄地球上所有陆地的照片。一些组织使用这些数据来追踪森林砍伐,或计算周二有多少艘货船抵达某个港口。但是,在咖啡因的作用下,施默勒放大了朝鲜的几个地点。“如果我看到很多道路活动,或者某座建筑物爆炸,或者他们更换了屋顶,那么那里一定发生了什么事,”他说。在过去,你只能在几天或几个月后,当一颗超负荷运转的卫星来得及查看时,才能知道这些事情。今天,你今天就能看到它。

施默勒认为,所有这些地理空间数据都是通往这个曲折世界的真相之路。“你可以使用卫星图像来验证各种说法,”他指出。他说“你”是认真的。“当有人说世界上有些事情正在发生变化时,我们不必依赖这种说法。如果有人说冰盖正在融化,你可以上网看看发生了什么。”


科罗拉多州是一个地理空间中心:它是 Maxar、NOAA 办公室和一群年轻的卫星初创公司的所在地,所有这些公司都充满了地理知识基础普遍高于平均水平的人。总部位于丹佛大都会区的 Geospatial Amateurs 是另一个相信所有这些数据对个人有用的 MeetUp。“业余爱好者”是一个俏皮的名字。许多成员(其中一些也是 OSM 的成员)从事至少与地图绘制或地球观测有一定关系的领域,如环境科学或交通。他们不希望得到赞助或企业干预或专业影响。相反,该组织希望培养领导者 Brian Timoney 所说的“自己动手”项目。它是 DIY,但使用图像、传感器读数和地图,而不是针、线和阿达布。“这个想法,”他说,“是你可以回答影响你日常生活的地理空间问题。”

为了让俱乐部更平易近人,经营一家咨询公司的数据分析师蒂莫尼试图营造一种低调的氛围,从 MeetUp 描述本身开始。以 2019 年 8 月聚会的邀请为例:一位科学家演示如何使用雷达和激光数据来计算与会者个人关心的黑色或蓝色斜坡上的积雪深度。“在这次演示之后,你会用更敏锐的眼光环顾滑雪山,”网站上写道,“而堵塞 I-70 的基本碎屑仍将以表面价值来衡量度假村中山积雪深度。”

在其他会议上,成员们展示并讲述了他们自制的解决方案,这些解决方案使用了市政数据集、NOAA 等机构的开源信息以及 Car2Go 租赁服务等公司的合法黑客技术。一位真正的 Chad 制作了丹佛地区人行道的步行地图。成员 Adam Bickford 帮助市议会候选人优化了拉票路线。Ricardo Oliveira 利用公交车位置的实时信息创建了自己的展示。(这些例子发生在大型政治运动和组织建立自己的版本之前。)“我们希望宣传可用的丰富多样的数据集,”Timoney 说,“并激励人们。”

世界各地的人们都受到了启发,尤其是卫星图像。老师们让孩子们进行全球寻宝游戏。宅男宅女们在 Google Sightseeing(与 Google 无关,而是与两个人有关)等网站的指引下,参观了他们可能永远不会去的地方。农民们在确定玉米种植地点时,将照片与 Google Earth 卫星地图叠加在一起。徒步旅行者仔细研究这些照片,寻找没有标记的小径。猎人根据这些照片预测动物会出现在哪里。

然而,如果奇点到来,这些追求将会有所不同:二年级学生和熟练的登山者将了解地球的现状——而不是上周、上个月或去年的情况。如果你能每天观察一群麋鹿的迁徙情况会怎样?如果你能知道一小时前你的旅游目的地有多拥挤会怎样?如果一日游的游客在出发前就能窥视落叶的比例会怎样?

玻利维亚盐沼;2017 年 5 月。
DIY 团体希望卫星数据的可用性能够带来更多本地化的测绘项目。欧洲航天局

与此同时,Backcountry Pizza 的制图员终于迎来了一位新人,他之前从未参与过这个项目:特拉维斯·伯特 (Travis Burt),公用事业公司富兰克林能源的开发人员。伯特立即拿出笔记本电脑,学习如何开始将丹佛建筑数据与 OpenStreetMap 网格合并。

当 Spyker 和 McAndrew 在角落聊天时,小组组长 Fritz 告诉 Burt 如何注册,以便他可以看到丹佛地区政府委员会的数据——据 Fritz 说,“我们亲切地称其为 Cog 博士”。每两年,Cog 博士都会付费让飞机在都会区上空拍摄照片。然后,分析师会使用这些图像来追踪建筑物的边界,精确度约为 3 英寸。虽然所有信息都是公开且免费的,但对外行来说并不是特别友好。但一旦这些信息被纳入 OpenStreetMap,任何人都可以访问和理解它,这不会比 Google 地图困难多少。

将数字与地面上的形状和位置联系起来同样重要。“即使在我们的超级城市地区,我们也不知道这些建筑的地址是什么,”Spyker 说。这对 911 接线员来说是个问题,如果他们不知道某个地点的确切位置,他们就无法派出响应者前往该地点。由于丹佛地区变化如此之快,制图员希望不断更新这些建筑,创建一个历史记录——一种用铅笔在门框上标记的成长图——记录这座城市如何变成现在的样子。在 OSM 中,您可以像在维基百科上一样查看编辑档案。

当然,丹佛并不是唯一一个缺乏用户友好数据的城市,农村和发展中地区的问题更为严重。全球有 150 多个 OpenStreetMap 分会正在帮助让其区域变得可见,追踪不断变化的道路和边界景观。

给地图涂色也很有趣。Spyker 和 Fritz 正在创建一份城市艺术目录,很快他们就能把涂鸦和壁画固定在特定建筑物的墙壁上。有朝一日,园艺爱好者可以计算出他们被建筑物遮蔽的城市花园将获得多少小时的阳光。书店老板可以估算出有多少人会从他们的橱窗前走过。

在弗里茨的悉心指导下,伯特终于开始动手了。他像镜子一样盯着地图,屏幕上闪闪发光的地图,等着他再画上一层。“啊,”他说,“这看起来很漂亮。”

“你听说了吗?”弗里茨问斯派克,她正在打开一个网站,该网站旨在帮助人们规划骑自行车去酒吧的旅行。“他说这很漂亮。”

今晚在 Backcountry Pizza 举行的 MeetUp 小组代表了 Geoint Singularity 的先锋。但也可以问一下,临界点是否是普通人想要、需要或会关心的东西。例如,考虑一下大多数人满足于浏览 Google Earth,其中的图像通常是几年前的。“这满足了大多数人的基本好奇心,”Geospatial Amateurs 的 Timoney 说。

这一现象的创始人科勒指出,奇点确实需要一个有用的想法,一个可以廉价而轻松地整合实时数据和分析的想法,可能是通过智能手机或浏览器界面。信息过剩太多了,我们弱小的大脑无法快速解析,这意味着我们还需要人工智能比现在更聪明,并拥有特定的智慧来满足人们真正想要的东西。“关键是要找到那个杀手级应用,”他说,这就是地球上的全视之眼将使日常生活变得更轻松或更高效的原因。“我认为还没有人真正发现这一点。”

这不是我们第一次看不清未来。“如果有人在 1980 年问我关于 GPS 的问题,我会说,‘我不知道它是否有用,能知道你在哪里’,”佐治亚理工学院的 Mariel Borowitz 说道,她是《开放空间:全球努力开放环境卫星数据》一书的作者。但现在我们有了 Tinder 和 Yelp,如果没有耳边的机器人声音,我们通常无法导航,因为 GPS 和智能手机可以放在我们的掌中。

不过,博罗维茨对隐私保护将如何发展仍心存疑虑。“我可以想象,当你拥有无处不在的数据时,你追踪个人或特定个人活动的能力就会增强,”她说。观察整个世界变化的难点在于,你是这个世界的一部分。

并不是每个“你”都能享受到这种变化。“我认为,缩小数字鸿沟的障碍是贫富差距日益扩大,”科勒说。当只有富人才能获得财富时,他们也控制着信息的收集、使用和解读方式。

这就是为什么自发倡议旨在将权力交到更多人手中。例如,现在正在向 Fritz 支付披萨账单的人们手中。他们中只有一个人——Burt——今晚绘制了地图。但这没关系。这个组织不仅致力于地理空间数据,还致力于连接社区,并在社区之间建立明确的界限。

麦克安德鲁将目光转向窗户。暴风雪已经全面到来。他盯着看了一会儿,然后拿出手机,打开了实时交通显示屏。“你可以知道哪里雪下得最厉害,”他说着,将屏幕朝我们闪过来。车辆川流不息的绿路段与司机减速的红路段相撞,雪花在车灯下无疑具有催眠效果。

当我们走出门外时,我们的眼睛确认了这一情况:雪已经开始凝固。它堆积在汽车和草叶上。它揭示了一切的轮廓,显示出我们彼此离开时的足迹,经过尚未进入的建筑物。

本故事刊登在《大众科学》 2020 年春季《起源》期刊

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