大數據背景下的地理信息數據網絡安全探討

呂家騏

（哈爾濱市勘察測繪研究院，黑龍江 哈爾濱150010）

隨著互聯網的誕生和普及，以及物聯網、移動互聯網、云計算等新興技術的蓬勃發展，人類產生的數據量正在以指數級增長［1］。在這樣的背景下，“大數據”的概念應運而生。維基百科大數據的定義是：由巨大且復雜的數據集組成的集合，且這些數據集因其巨大和復雜而難以用現有的數據庫管理工具和傳統的數據處理程序來進行處理［2］。Gartner將大數據特點總結為：數量大、數據類型多樣、數據產生快。地理信息數據作為描述現實世界空間位置及其特征的一類專有數據，天然具有大數據的所有特征，是大數據的重要組成部分。在大數據時代已經到來的今天，在共建共享地理信息數據的同時，做好地理信息數據的網絡安全防范工作，保證其安全性，是值得討論的問題。

1 大數據背景下的地理信息數據特點

地理信息數據包括空間位置、屬性特征以及時態特征三個部分，直接或間接關聯著相對于地球的某個地點的數據，是表示地理位置、分布特點的自然現象和社會現象的諸要素文件，包括自然地理數據和社會經濟數據。如土地覆蓋類型數據、地貌數據、土壤數據、水文數據、植被數據、居民地數據、河流數據、行政境界及社會經濟方面的數據等。其數據呈現出數量大、種類多、結構復雜的特點。在大數據時代，地理信息數據又演繹出新的特征，即數據表現泛在化、數據應用普適化、數據服務在線化。

1．1 數據表現泛在化

在互聯網時代到來之前，地理信息數據的生產單位只能是具有相關資質的測繪單位。測繪專業技術人員通過專業測繪儀器設備，測定地球表面自然形態的地理要素和地表人工設施的形狀、大小、空間位置及其屬性等，然后根據觀測結果通過地圖制圖的方法表現在圖紙上，其成果表現為各種圖件，如地形圖、普通地圖、專題地圖等。地理信息的采集方式表現出了規范化、專業化的特性，地理信息的成果展現方式限定在各種地圖及其數字化產品方面。隨著互聯網以及大數據時代的到來，地理信息數據在采集方式及表現形式上都發生了巨大的變化。各種方便快捷的地理信息采集方式應運而生，如基于慣性導航的車載移動測量、基于射頻技術和傳感技術的實體位置感知、基于衛星導航技術的移動終端軌跡信息采集，基于社交網絡的個人定位數據獲取等［3］，這導致了以往由專業測繪人員才能完成的數據采集工作變得人人都能勝任，一個全民測繪時代正在到來［4］。同時，多樣化的地理信息數據采集方式，導致了地理信息數據的多樣化，如三維實景、激光點云、POI興趣點、乃至包含空間位置信息的任何數據，都納入了地理信息數據的范疇。在大數據時代，地理信息數據從各個方面，表現出了泛在化的特性。

1．2 數據應用普適化

傳統測繪時代催生的地理信息數據，由于其具有嚴密的數學基礎，抽象專業的數據表達方式，普通大眾或沒有受過專業訓練的技術人員，很難讀懂，也難以利用，應用范圍僅限于科學研究、城市規劃、工程建設等專業領域，應用人員也僅限于該領域受過專門訓練的專業技術人員。在大數據時代，互聯網技術、測繪地理信息技術的發展以及具有創造性的互聯網企業的滲入，傳統地理信息行業發生了深刻的變革。地理信息數據采集、獲取、應用的便利性，導致人人都成為了地理信息數據的生產者，人人都成為了地理信息數據的使用者。地理信息的應用范圍也不僅僅限于專業領域，面向大眾的應用模式不斷涌現。如各種手機地圖、車載導航儀、打車軟件乃至個人社交軟件等，都成了地理信息數據的應用場景。在大數據時代，地理信息數據在應用層面從專業領域下沉到日常生活中的各個方面，應用范圍呈現出了普適化的特征。

1．3 數據服務在線化

“硬拷貝”是地理信息數據最原始的服務模式，以紙張為載體，實現了地理信息數據的復制和傳播，但難以保證服務的效率和精度。計算機硬件技術的發展，出現了“軟拷貝”模式，數字化的地理信息數據得到了廣泛的應用，在一定程度上解決了效率和精度問題，但存在數據更新和應用脫節的弊病。互聯網時代的到來，Web GIS技術的應用和發展，使得地理信息數據的服務方式由交付模式發展成為實時在線服務方式。特別是面向服務的體系架構在地理信息行業的應用，讓在線化的地理信息服務模式變得更加高效和靈活，成為當前地理信息服務的主要方式，如國家級的“天地圖”、各地方的地理信息公共服務平臺，各種異構空間信息系統的數據交換和共享服務等，都是地理信息在線服務的典型應用

2 地理信息數據面臨的網絡安全問題

大部分地理信息數據都屬于涉密數據。在大數據時代，地理信息數據的泛在化、普適化、在線化的特征導致了地理信息數據完全暴露在開放的、共享的網絡環境下，數據安全和保密形勢更加嚴峻，面臨著諸多網絡安全問題，主要體現在如下幾個方面。

2．1 物理安全問題

地理信息數據在線化的服務方式讓用戶客戶端更加輕量化，但在服務器端，則需要更加復雜的物理設備和架構來滿足這種輕量化的在線服務方式。如在地理信息公共服務平臺建設中，主節點、分界點需要構建專門的存儲區域網以實現海量地理信息的存儲備份，包括光纖交換機、磁盤陣列柜、磁帶庫、管理服務器等設備；配置符合平臺業務需求的高性能、高可靠服務器，包括數據庫服務器、中間件服務器和Web應用服務器；主節點配置本地及同城鏡像服務器集群，提供負載均衡和災難恢復機制等。這些復雜的物理設施，極容易在復雜的網絡環境下，受到自然災害、非法訪問、主動攻擊等各項安全問題，導致物理設備出現工作異常，甚至損毀的情況發生。

2．2 數據質量安全問題

地理信息數據質量包括空間精度、屬性精度、時間精度等要素。在傳統測繪時代，地理信息數據的生產由專業的測繪部門負責，有一套完善的質量檢查和管理措施，保證地理信息數據的質量安全。大數據時代，地理信息數據的生產途徑已經拓展至互聯網上所有的客戶端，人人都是地理信息數據的生產者。大量冗余、無效、甚至破壞性的地理信息數據通過網絡采集、傳輸和存儲，地理信息數據的科學性、準確性不斷降低，地理信息數據質量標準規范得不到執行，數據質量堪憂。

2．3 數據傳播安全問題

地理信息數據是信息世界中數據模型較為復雜的一類，在網絡環境下的傳輸和應用需要遵循一套特定的技術方案和規范。當前，主要采用的技術手段有CGI方式、Server API方式、Plug－in方式、Web Service方式［5］等。但無論多復雜的技術，其底層都是基于TCP／IP、IPX／SPX、HTTP、XMPP等各種網絡通信協議。這些協議無法保證數據在網絡傳輸中的安全保密問題，通常存在安全漏洞，缺乏數據安全保護機制。許多非法入侵、網絡攻擊和病毒傳播往往就是利用這些協議中的漏洞實施對數據的截取和破壞。

3 網絡安全問題的應對策略

地理信息數據在網絡環境下的共建共享，以及在大數據時代滲透到各個行業，發揮重要作用，已經是不可阻擋的趨勢。把握好地理信息數據在大數據背景下的新特征，針對地理信息數據面臨的網絡安全問題，提前提出應對策略和做好防范工作，對發揮地理信息數據的應用價值，維護大數據時代的信息生態環境，具有重要意義。為此，必須研究物理層面、技術層面、管理層面上地理信息數據在網絡安全問題上的應對策略。

3．1 物理層面的應對策略

物理層面的安全應對策略包括機房建設和網絡規劃方面。在建設機房中，遵守《電子計算機機房設計規范》、《電子計算機場地通用規范》、《計算機場地安全要求》等各項規范，綜合考慮綜合布線、抗靜電地板鋪設、備用電源、地線系統、門禁、消防工程等各項因素［6］，以避免電磁干擾、人為破壞、火災和雷擊等自然災害的侵害。在進行網絡規劃方面，考慮網絡拓撲結構是否合理、線路是否冗余、路由是否冗余、防止單點失敗等，盡量采用安全性較高的網絡操作系統并進行必要的安全配置，應用服務器盡量不要開放一些沒有經常用的協議及協議端口號等。

3．2 技術層面的應對策略

在網絡環境下，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，還要應用足夠的技術手段去避免來自技術層面的威脅。主要包括：完善認證與身份管理體系，完善以用戶為中心的身份管理體系，處理私密和關鍵的身份屬性問題。以用戶為中心，系統適當的根據用戶的上下文身份信息，在保證數據安全的條件下，約束或者放寬限制條件以便最好地響應用戶請求；采取必要的數據加密技術。包括鏈路層加密、網絡層加密以及地理信息數據本身的加密，通過數據源本身，以及數據傳輸路徑上的加密措施，使得在網上傳送的數據是密文形式，而不是明文。即使數據被非法截獲，也由于數據源采取了加密，信息也難以被解析；另外，物理隔絕、入侵檢測、網絡掃描系統、病毒防護等常規技術措施，也是有效和必要的安全防護策略。

3．3 管理層面的應對策略

步入大數據時代，地理信息數據的內涵和外延都發生了很大的變化。地理信息數據從二維擴展到三維 四維 從靜態擴展到動態 從專業測繪擴展到全民測繪，應用范圍不斷拓展，應用程度不斷加深。地理信息數據乃至整個產業的跨界成為趨勢。而傳統的以國家測繪地理信息局和各地方測繪地理信息行政主管部門為主體的管理組織架構，以及面向傳統測繪地理信息數據的相關標準規范、法律法規，已經無法適應這種趨勢，存在監管漏洞和監管真空，無法保障數據安全和產業健康發展。因此，在梳理現有管理模式和政策法規的前提下，應當加強對網絡環境下地理信息數據的采集、生產、傳輸、應用等領域的監管，出臺相關政策法規，明確監管的主體和對象，規范和約束網絡測繪行為以及數據質量標準，查處非法測繪行為，保障地理信息數據的網絡安全。

4 結束語

地理信息數據已經成為大數據的重要組成部分和數據來源。大數據時代的到來，對測繪地理信息產業的跨越式發展起到了助推作用。把握好大數據時代地理信息數據的特征，正確面對地理信息數據的網絡安全問題，研究和制定相應的應對策略，是保障地理信息數據網絡安全、實現測繪地理信息產業健康有序發展的重要保證。

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［4］ 周星，桂德竹．大數據時代測繪地理信息服務面臨的機遇和挑戰［J］．地理信息世界，2013，20（5）：17－21．

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