大數(shù)據(jù)背景下的地理信息數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全探討

呂家騏

（哈爾濱市勘察測(cè)繪研究院，黑龍江 哈爾濱150010）

隨著互聯(lián)網(wǎng)的誕生和普及，以及物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新興技術(shù)的蓬勃發(fā)展，人類(lèi)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量正在以指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)［1］。在這樣的背景下，“大數(shù)據(jù)”的概念應(yīng)運(yùn)而生。維基百科大數(shù)據(jù)的定義是：由巨大且復(fù)雜的數(shù)據(jù)集組成的集合，且這些數(shù)據(jù)集因其巨大和復(fù)雜而難以用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫(kù)管理工具和傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理程序來(lái)進(jìn)行處理［2］。Gartner將大數(shù)據(jù)特點(diǎn)總結(jié)為：數(shù)量大、數(shù)據(jù)類(lèi)型多樣、數(shù)據(jù)產(chǎn)生快。地理信息數(shù)據(jù)作為描述現(xiàn)實(shí)世界空間位置及其特征的一類(lèi)專(zhuān)有數(shù)據(jù)，天然具有大數(shù)據(jù)的所有特征，是大數(shù)據(jù)的重要組成部分。在大數(shù)據(jù)時(shí)代已經(jīng)到來(lái)的今天，在共建共享地理信息數(shù)據(jù)的同時(shí)，做好地理信息數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)安全防范工作，保證其安全性，是值得討論的問(wèn)題。

1 大數(shù)據(jù)背景下的地理信息數(shù)據(jù)特點(diǎn)

地理信息數(shù)據(jù)包括空間位置、屬性特征以及時(shí)態(tài)特征三個(gè)部分，直接或間接關(guān)聯(lián)著相對(duì)于地球的某個(gè)地點(diǎn)的數(shù)據(jù)，是表示地理位置、分布特點(diǎn)的自然現(xiàn)象和社會(huì)現(xiàn)象的諸要素文件，包括自然地理數(shù)據(jù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)。如土地覆蓋類(lèi)型數(shù)據(jù)、地貌數(shù)據(jù)、土壤數(shù)據(jù)、水文數(shù)據(jù)、植被數(shù)據(jù)、居民地?cái)?shù)據(jù)、河流數(shù)據(jù)、行政境界及社會(huì)經(jīng)濟(jì)方面的數(shù)據(jù)等。其數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出數(shù)量大、種類(lèi)多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，地理信息數(shù)據(jù)又演繹出新的特征，即數(shù)據(jù)表現(xiàn)泛在化、數(shù)據(jù)應(yīng)用普適化、數(shù)據(jù)服務(wù)在線(xiàn)化。

1．1 數(shù)據(jù)表現(xiàn)泛在化

在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代到來(lái)之前，地理信息數(shù)據(jù)的生產(chǎn)單位只能是具有相關(guān)資質(zhì)的測(cè)繪單位。測(cè)繪專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員通過(guò)專(zhuān)業(yè)測(cè)繪儀器設(shè)備，測(cè)定地球表面自然形態(tài)的地理要素和地表人工設(shè)施的形狀、大小、空間位置及其屬性等，然后根據(jù)觀(guān)測(cè)結(jié)果通過(guò)地圖制圖的方法表現(xiàn)在圖紙上，其成果表現(xiàn)為各種圖件，如地形圖、普通地圖、專(zhuān)題地圖等。地理信息的采集方式表現(xiàn)出了規(guī)范化、專(zhuān)業(yè)化的特性，地理信息的成果展現(xiàn)方式限定在各種地圖及其數(shù)字化產(chǎn)品方面。隨著互聯(lián)網(wǎng)以及大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，地理信息數(shù)據(jù)在采集方式及表現(xiàn)形式上都發(fā)生了巨大的變化。各種方便快捷的地理信息采集方式應(yīng)運(yùn)而生，如基于慣性導(dǎo)航的車(chē)載移動(dòng)測(cè)量、基于射頻技術(shù)和傳感技術(shù)的實(shí)體位置感知、基于衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的移動(dòng)終端軌跡信息采集，基于社交網(wǎng)絡(luò)的個(gè)人定位數(shù)據(jù)獲取等［3］，這導(dǎo)致了以往由專(zhuān)業(yè)測(cè)繪人員才能完成的數(shù)據(jù)采集工作變得人人都能勝任，一個(gè)全民測(cè)繪時(shí)代正在到來(lái)［4］。同時(shí)，多樣化的地理信息數(shù)據(jù)采集方式，導(dǎo)致了地理信息數(shù)據(jù)的多樣化，如三維實(shí)景、激光點(diǎn)云、POI興趣點(diǎn)、乃至包含空間位置信息的任何數(shù)據(jù)，都納入了地理信息數(shù)據(jù)的范疇。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，地理信息數(shù)據(jù)從各個(gè)方面，表現(xiàn)出了泛在化的特性。

1．2 數(shù)據(jù)應(yīng)用普適化

傳統(tǒng)測(cè)繪時(shí)代催生的地理信息數(shù)據(jù)，由于其具有嚴(yán)密的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，抽象專(zhuān)業(yè)的數(shù)據(jù)表達(dá)方式，普通大眾或沒(méi)有受過(guò)專(zhuān)業(yè)訓(xùn)練的技術(shù)人員，很難讀懂，也難以利用，應(yīng)用范圍僅限于科學(xué)研究、城市規(guī)劃、工程建設(shè)等專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域，應(yīng)用人員也僅限于該領(lǐng)域受過(guò)專(zhuān)門(mén)訓(xùn)練的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、測(cè)繪地理信息技術(shù)的發(fā)展以及具有創(chuàng)造性的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的滲入，傳統(tǒng)地理信息行業(yè)發(fā)生了深刻的變革。地理信息數(shù)據(jù)采集、獲取、應(yīng)用的便利性，導(dǎo)致人人都成為了地理信息數(shù)據(jù)的生產(chǎn)者，人人都成為了地理信息數(shù)據(jù)的使用者。地理信息的應(yīng)用范圍也不僅僅限于專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域，面向大眾的應(yīng)用模式不斷涌現(xiàn)。如各種手機(jī)地圖、車(chē)載導(dǎo)航儀、打車(chē)軟件乃至個(gè)人社交軟件等，都成了地理信息數(shù)據(jù)的應(yīng)用場(chǎng)景。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，地理信息數(shù)據(jù)在應(yīng)用層面從專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域下沉到日常生活中的各個(gè)方面，應(yīng)用范圍呈現(xiàn)出了普適化的特征。

1．3 數(shù)據(jù)服務(wù)在線(xiàn)化

“硬拷貝”是地理信息數(shù)據(jù)最原始的服務(wù)模式，以紙張為載體，實(shí)現(xiàn)了地理信息數(shù)據(jù)的復(fù)制和傳播，但難以保證服務(wù)的效率和精度。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了“軟拷貝”模式，數(shù)字化的地理信息數(shù)據(jù)得到了廣泛的應(yīng)用，在一定程度上解決了效率和精度問(wèn)題，但存在數(shù)據(jù)更新和應(yīng)用脫節(jié)的弊病?；ヂ?lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，Web GIS技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，使得地理信息數(shù)據(jù)的服務(wù)方式由交付模式發(fā)展成為實(shí)時(shí)在線(xiàn)服務(wù)方式。特別是面向服務(wù)的體系架構(gòu)在地理信息行業(yè)的應(yīng)用，讓在線(xiàn)化的地理信息服務(wù)模式變得更加高效和靈活，成為當(dāng)前地理信息服務(wù)的主要方式，如國(guó)家級(jí)的“天地圖”、各地方的地理信息公共服務(wù)平臺(tái)，各種異構(gòu)空間信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和共享服務(wù)等，都是地理信息在線(xiàn)服務(wù)的典型應(yīng)用

2 地理信息數(shù)據(jù)面臨的網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題

大部分地理信息數(shù)據(jù)都屬于涉密數(shù)據(jù)。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，地理信息數(shù)據(jù)的泛在化、普適化、在線(xiàn)化的特征導(dǎo)致了地理信息數(shù)據(jù)完全暴露在開(kāi)放的、共享的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，數(shù)據(jù)安全和保密形勢(shì)更加嚴(yán)峻，面臨著諸多網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題，主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面。

2．1 物理安全問(wèn)題

地理信息數(shù)據(jù)在線(xiàn)化的服務(wù)方式讓用戶(hù)客戶(hù)端更加輕量化，但在服務(wù)器端，則需要更加復(fù)雜的物理設(shè)備和架構(gòu)來(lái)滿(mǎn)足這種輕量化的在線(xiàn)服務(wù)方式。如在地理信息公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè)中，主節(jié)點(diǎn)、分界點(diǎn)需要構(gòu)建專(zhuān)門(mén)的存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)以實(shí)現(xiàn)海量地理信息的存儲(chǔ)備份，包括光纖交換機(jī)、磁盤(pán)陣列柜、磁帶庫(kù)、管理服務(wù)器等設(shè)備；配置符合平臺(tái)業(yè)務(wù)需求的高性能、高可靠服務(wù)器，包括數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、中間件服務(wù)器和Web應(yīng)用服務(wù)器；主節(jié)點(diǎn)配置本地及同城鏡像服務(wù)器集群，提供負(fù)載均衡和災(zāi)難恢復(fù)機(jī)制等。這些復(fù)雜的物理設(shè)施，極容易在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，受到自然災(zāi)害、非法訪(fǎng)問(wèn)、主動(dòng)攻擊等各項(xiàng)安全問(wèn)題，導(dǎo)致物理設(shè)備出現(xiàn)工作異常，甚至損毀的情況發(fā)生。

2．2 數(shù)據(jù)質(zhì)量安全問(wèn)題

地理信息數(shù)據(jù)質(zhì)量包括空間精度、屬性精度、時(shí)間精度等要素。在傳統(tǒng)測(cè)繪時(shí)代，地理信息數(shù)據(jù)的生產(chǎn)由專(zhuān)業(yè)的測(cè)繪部門(mén)負(fù)責(zé)，有一套完善的質(zhì)量檢查和管理措施，保證地理信息數(shù)據(jù)的質(zhì)量安全。大數(shù)據(jù)時(shí)代，地理信息數(shù)據(jù)的生產(chǎn)途徑已經(jīng)拓展至互聯(lián)網(wǎng)上所有的客戶(hù)端，人人都是地理信息數(shù)據(jù)的生產(chǎn)者。大量冗余、無(wú)效、甚至破壞性的地理信息數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)采集、傳輸和存儲(chǔ)，地理信息數(shù)據(jù)的科學(xué)性、準(zhǔn)確性不斷降低，地理信息數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范得不到執(zhí)行，數(shù)據(jù)質(zhì)量堪憂(yōu)。

2．3 數(shù)據(jù)傳播安全問(wèn)題

地理信息數(shù)據(jù)是信息世界中數(shù)據(jù)模型較為復(fù)雜的一類(lèi)，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的傳輸和應(yīng)用需要遵循一套特定的技術(shù)方案和規(guī)范。當(dāng)前，主要采用的技術(shù)手段有CGI方式、Server API方式、Plug－in方式、Web Service方式［5］等。但無(wú)論多復(fù)雜的技術(shù)，其底層都是基于TCP／IP、IPX／SPX、HTTP、XMPP等各種網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。這些協(xié)議無(wú)法保證數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)傳輸中的安全保密問(wèn)題，通常存在安全漏洞，缺乏數(shù)據(jù)安全保護(hù)機(jī)制。許多非法入侵、網(wǎng)絡(luò)攻擊和病毒傳播往往就是利用這些協(xié)議中的漏洞實(shí)施對(duì)數(shù)據(jù)的截取和破壞。

3 網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題的應(yīng)對(duì)策略

地理信息數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的共建共享，以及在大數(shù)據(jù)時(shí)代滲透到各個(gè)行業(yè)，發(fā)揮重要作用，已經(jīng)是不可阻擋的趨勢(shì)。把握好地理信息數(shù)據(jù)在大數(shù)據(jù)背景下的新特征，針對(duì)地理信息數(shù)據(jù)面臨的網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題，提前提出應(yīng)對(duì)策略和做好防范工作，對(duì)發(fā)揮地理信息數(shù)據(jù)的應(yīng)用價(jià)值，維護(hù)大數(shù)據(jù)時(shí)代的信息生態(tài)環(huán)境，具有重要意義。為此，必須研究物理層面、技術(shù)層面、管理層面上地理信息數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題上的應(yīng)對(duì)策略。

3．1 物理層面的應(yīng)對(duì)策略

物理層面的安全應(yīng)對(duì)策略包括機(jī)房建設(shè)和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方面。在建設(shè)機(jī)房中，遵守《電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》、《電子計(jì)算機(jī)場(chǎng)地通用規(guī)范》、《計(jì)算機(jī)場(chǎng)地安全要求》等各項(xiàng)規(guī)范，綜合考慮綜合布線(xiàn)、抗靜電地板鋪設(shè)、備用電源、地線(xiàn)系統(tǒng)、門(mén)禁、消防工程等各項(xiàng)因素［6］，以避免電磁干擾、人為破壞、火災(zāi)和雷擊等自然災(zāi)害的侵害。在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方面，考慮網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是否合理、線(xiàn)路是否冗余、路由是否冗余、防止單點(diǎn)失敗等，盡量采用安全性較高的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)并進(jìn)行必要的安全配置，應(yīng)用服務(wù)器盡量不要開(kāi)放一些沒(méi)有經(jīng)常用的協(xié)議及協(xié)議端口號(hào)等。

3．2 技術(shù)層面的應(yīng)對(duì)策略

在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，非法入侵、病毒傳播、黑客攻擊等在所難免，在搞好物理層面的安全措施后，還要應(yīng)用足夠的技術(shù)手段去避免來(lái)自技術(shù)層面的威脅。主要包括：完善認(rèn)證與身份管理體系，完善以用戶(hù)為中心的身份管理體系，處理私密和關(guān)鍵的身份屬性問(wèn)題。以用戶(hù)為中心，系統(tǒng)適當(dāng)?shù)母鶕?jù)用戶(hù)的上下文身份信息，在保證數(shù)據(jù)安全的條件下，約束或者放寬限制條件以便最好地響應(yīng)用戶(hù)請(qǐng)求；采取必要的數(shù)據(jù)加密技術(shù)。包括鏈路層加密、網(wǎng)絡(luò)層加密以及地理信息數(shù)據(jù)本身的加密，通過(guò)數(shù)據(jù)源本身，以及數(shù)據(jù)傳輸路徑上的加密措施，使得在網(wǎng)上傳送的數(shù)據(jù)是密文形式，而不是明文。即使數(shù)據(jù)被非法截獲，也由于數(shù)據(jù)源采取了加密，信息也難以被解析；另外，物理隔絕、入侵檢測(cè)、網(wǎng)絡(luò)掃描系統(tǒng)、病毒防護(hù)等常規(guī)技術(shù)措施，也是有效和必要的安全防護(hù)策略。

3．3 管理層面的應(yīng)對(duì)策略

步入大數(shù)據(jù)時(shí)代，地理信息數(shù)據(jù)的內(nèi)涵和外延都發(fā)生了很大的變化。地理信息數(shù)據(jù)從二維擴(kuò)展到三維 四維 從靜態(tài)擴(kuò)展到動(dòng)態(tài) 從專(zhuān)業(yè)測(cè)繪擴(kuò)展到全民測(cè)繪，應(yīng)用范圍不斷拓展，應(yīng)用程度不斷加深。地理信息數(shù)據(jù)乃至整個(gè)產(chǎn)業(yè)的跨界成為趨勢(shì)。而傳統(tǒng)的以國(guó)家測(cè)繪地理信息局和各地方測(cè)繪地理信息行政主管部門(mén)為主體的管理組織架構(gòu)，以及面向傳統(tǒng)測(cè)繪地理信息數(shù)據(jù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、法律法規(guī)，已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)這種趨勢(shì)，存在監(jiān)管漏洞和監(jiān)管真空，無(wú)法保障數(shù)據(jù)安全和產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。因此，在梳理現(xiàn)有管理模式和政策法規(guī)的前提下，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下地理信息數(shù)據(jù)的采集、生產(chǎn)、傳輸、應(yīng)用等領(lǐng)域的監(jiān)管，出臺(tái)相關(guān)政策法規(guī)，明確監(jiān)管的主體和對(duì)象，規(guī)范和約束網(wǎng)絡(luò)測(cè)繪行為以及數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，查處非法測(cè)繪行為，保障地理信息數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)安全。

4 結(jié)束語(yǔ)

地理信息數(shù)據(jù)已經(jīng)成為大數(shù)據(jù)的重要組成部分和數(shù)據(jù)來(lái)源。大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，對(duì)測(cè)繪地理信息產(chǎn)業(yè)的跨越式發(fā)展起到了助推作用。把握好大數(shù)據(jù)時(shí)代地理信息數(shù)據(jù)的特征，正確面對(duì)地理信息數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題，研究和制定相應(yīng)的應(yīng)對(duì)策略，是保障地理信息數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全、實(shí)現(xiàn)測(cè)繪地理信息產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展的重要保證。

［1］ 鄧仲華，李志芳．科學(xué)研究范式的進(jìn)化——大數(shù)據(jù)時(shí)代的科學(xué)研究第四范式［J］．情報(bào)資料工作，2013（4）：19－23．

［2］ 尤文辰，徐躍通，高尚．淺析GIS大數(shù)據(jù)［J］．電腦知識(shí)與技術(shù)，2013，9（24）：5399－5402．

［3］ 周順平，徐楓．大數(shù)據(jù)環(huán)境下地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的幾點(diǎn)思考［J］．地理信息世界，2014，21（1）：45－51．

［4］ 周星，桂德竹．大數(shù)據(jù)時(shí)代測(cè)繪地理信息服務(wù)面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)［J］．地理信息世界，2013，20（5）：17－21．

［5］ 鄭江．網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳輸安全的探討［J］．地球信息科學(xué)，2002（2），23－27．

［6］ 鄧淑丹．公共平臺(tái)信息共享安全體系及相關(guān)技術(shù)研究［J］．地理空間信息，2013，11（5）：42－45．

［7］ 劉小春，華一新，鄭剛，等．面向服務(wù)的分級(jí)地理空間數(shù)據(jù)中心框架的構(gòu)建［J］．測(cè)繪工程，2014，23（1）：57－61．

［8］ 馬宏斌，王柯，馬團(tuán)學(xué)．大數(shù)據(jù)時(shí)代的空間數(shù)據(jù)挖掘綜述［J］．測(cè)繪與空間地理信息，2014，37（2）：19－22．

［9］ 馬宏斌，王青山，王珂．一種地理空間數(shù)據(jù)即服務(wù)私有云設(shè)計(jì)［J］．測(cè)繪寫(xiě)空間地理信息，2014，37（5）：19－21．