基于數字孿生流域的數據資源檔案安全探析

劉燕飛

（水利部海河水利委員會，天津 300170）

隨著數字孿生技術的發展，流域水利治理管理迎來了新的機遇和挑戰。數字孿生流域建設旨在通過對物理流域全要素和水利治理管理活動全過程進行數字映射、智能模擬、前瞻預演，與物理流域同步仿真運行、虛實交互、迭代優化，實現對物理流域的實時監控、發現問題、優化調度。在數字孿生流域建設過程中，各種數據資源被采集、傳輸、分析和共享，這種全面的數據整合成為海量檔案數據資源，包括基礎、業務、監測、共享以及地理空間數據等。因此，檔案安全保管也逐漸成為數字孿生流域建設中的一項關鍵任務。在大力推進數字孿生流域建設的時代背景下，本文深入研究數據資源檔案安全與數字孿生流域建設之間的密切關系，并分析它們在實現流域可持續發展和管理方面的重要作用。

1 數據資源檔案的特點和要求

按照“需求牽引、應用至上、數字賦能、提升能力”總要求，水利部持續推進數字孿生流域建設，充分整合力量和資源，以數字孿生流域建設帶動智慧水利建設，提升水利決策的科學化、精準化。在數字孿生流域建設過程中，形成的海量數據資源檔案成為智慧水利建設的基石，數據資源檔案的安全保管則成為新形勢下數字孿生流域建設的關鍵環節。

1.1 數據資源檔案完整性與可信度

在數字孿生流域建設中，數據資源是準確構建數字孿生體的基礎。例如，地理空間數據用于構建數字孿生場景；氣象數據用于降雨預報；水文數據用于徑流預報和防洪調度；土地利用信息用于評估土地利用變化對水資源的影響等。這些數據資源對于模擬流域狀態和制定治理管理策略至關重要。因此，數據資源的完整性和可信度是數字孿生流域建設中檔案安全保管的核心要素，直接影響了流域管理的有效性和決策的可靠性。確保數據資源檔案的安全和完整性是數字孿生流域建設中最重要的任務。

首先，數據資源的完整性是指數據在存儲、傳輸和處理過程中未受到損壞、篡改或丟失。在數字孿生流域建設中，多渠道、多時相、多種類的數據源和歷史數據資源檔案均用于創建流域數字孿生體和模擬流域的各種環境和資源要素。如果數據在傳輸或存儲中受到損害，那么建立的流域數字孿生體將受到質量和可信度的威脅，很可能導致不準確的預演和決策，進而影響流域的可持續治理管理。

其次，數據資源檔案可信度涉及其來源、準確性和可驗證性。在數字孿生流域建設中，歷史數據資源檔案是重要的輸入因素，用于模擬和監測流域內的變化。如果數據資源來源不可信或質量低劣，那么建立的水利專業模型、復現的歷史場景和總結的經驗將受到嚴重質疑，決策者難以相信其所提供的信息。因此，數據資源檔案可信度直接關系到決策者對數據資源的信任程度。

1.2 數據資源檔案敏感度和隱私

數據資源檔案中可能包含重要地理空間數據、個人信息等敏感數據。例如，重要工程地理位置、地形地貌、個人身份信息等。在數字孿生流域建設中，敏感數據的泄露可能導致嚴重的法律和倫理問題。

首先，重要地理空間數據的泄露可能對國家安全帶來威脅和隱患。數字孿生流域建設中涉及較高精度的地理空間數據，并根據需要進行分析和展示，坐標精度甚至能夠達到厘米級。如果數據資源檔案安全意識薄弱，將城市管網、軍事目標、涉密單位的高精度地理位置坐標標注在地圖上，將產生嚴重泄密風險隱患，造成無法挽回的損失。

其次，數據資源檔案中可能包含個人身份信息，如姓名、身份證號碼、聯系方式等。這些信息在數字孿生流域建設中可能被用于地理定位、資源分配以及環境模擬。如果這些個人信息未經妥善保護，那么可能導致隱私泄露和濫用，嚴重侵犯個人隱私權。

1.3 數據資源檔案合規性要求

隨著《中華人民共和國數據安全法》的出臺，數據安全的重要性提升到了新的高度。《數據安全法》規定了數據在收集、存儲、使用、加工、傳輸、提供、公開等處理過程中均需具備保障持續安全狀態的能力，旨在促進數據開發利用，保護個人、組織的合法權益，維護國家主權、安全和發展利益[1]。除了法律法規外，水利行業、檔案行業標準也對檔案數據的安全性提出了明確要求。為此，應嚴格按照《網絡安全等級保護實施指南》（GB/T25058-2019）開展數字孿生流域建設的等級保護對象定級與備案，應采用符合《信息系統密碼應用基本要求》（GM/T0054-2018）等技術規定的密碼技術確保數據存儲安全等。

2 確保數據資源檔案安全的關鍵措施

數字孿生流域建設中的檔案安全保管是一項關鍵任務。為了應對數據資源的海量增長和復雜結構，必須采取一系列關鍵措施來確保數據資源檔案的安全性、可用性和完整性，這是保障數字孿生流域建設的關鍵因素之一，也是維護數據安全的必要措施。

2.1 落實數據資源檔案安全管理機制

建立健全數據資源檔案安全管理機制，明確各個層級和職責部門的責任及義務，確保數據資源檔案得到全面管理和監控，是保障數據資源檔案安全的重要環節。

（1）充分認識理解數據資源檔案安全的重要性，把檔案安全的理念貫穿于數字孿生流域建設始終，把好數據資源檔案安全關。按照數字孿生流域建設相關要求，制修訂數據資源檔案歸檔管理辦法，明確數據資源檔案歸檔功能要求，統一數據資源管理，完善一數一責的數據歸檔機制，理清責任權屬，落實安全保障體系。

（2）嚴格制定數據資源檔案共享機制。2021 年的新《中華人民共和國檔案法》明確規定，推進檔案信息資源共享服務平臺建設，推動檔案數字資源跨區域、跨部門共享利用。在數字孿生流域建設中，數據資源檔案共享是必不可少的，但同時也需要保持數據資源檔案的真實性、可靠性、完整性和可用性[2]。嚴格制定數據資源檔案共享機制，在遵守國家有關信息安全的規定和電子檔案管理權限及工作程序下，從技術和管理2 個方面采取嚴格的管理措施，理清共享數據資源的內容、范圍和共享使用方式，確保共享數據資源質量、時效和安全，保證數據資源檔案在共享過程中不被非法篡改。機制還應包括數據共享的程序、相應的授權和審批機制。

2.2 不斷完善數據資源檔案存儲環境

《電子文件歸檔與電子檔案管理規范》中明確要求，應為電子檔案及其元數據的安全存儲配置與電子檔案管理系統相適應的在線存儲設備，離線存儲介質應參照GB/T2828.1—2012、GB/T12628—2008等標準配置，并對離線存儲介質進行規范管理。在數字孿生流域建設中，對于數據資源檔案而言，選擇安全性高的存儲設備是確保檔案數據安全的關鍵步驟。安全存儲設備應當具備以下特性，以應對不斷演變的數據威脅和保護需求。

（1）硬盤加密和固態硬盤等高度安全的存儲設備應成為首選。這些設備通常使用先進的加密技術，將存儲在其中的數據加密，從而在檔案數據存儲介質被盜取或遺失時保障數據資源檔案的機密性。硬盤加密可以分為硬件加密和軟件加密，硬件加密通常更為安全，因為它不依賴于操作系統，難以被繞過[3]。

（2）嚴格的訪問控制和權限管理是確保存儲設備安全性的關鍵。存儲設備應提供多層次的訪問控制，按照工作崗位、職責等要求設置相應的訪問權限。只有經過授權的人員才能訪問數據資源檔案，訪問控制應基于最小權限原則，確保用戶只能訪問他們工作所需的數據，以減少潛在的風險。同時，數據資源檔案應使用強密碼或密鑰進行加密，以保障數據資源檔案的機密性和完整性。管理和保護這些密鑰的安全存儲和分發也至關重要。

2.3 制定數據資源檔案備份及恢復策略

數據資源檔案備份和恢復在數字孿生流域建設中扮演著關鍵的角色，它們是保障數據資源檔案安全和工作連續性的基石。建立定期的數據資源檔案備份策略是確保數據資源檔案在各種突發情況下能夠快速恢復的重要步驟。

（1）定期的檔案數據備份策略是一項預防措施，旨在應對多種潛在的風險，包括硬件故障、自然災害（如火災、洪水、風暴）或人為錯誤（如數據誤刪除、病毒攻擊）。《電子文件歸檔與電子檔案管理規范》規定，應結合單位信息化建設實際，在確保電子檔案的真實、可用和安全基礎上，統籌制定電子檔案備份方案和策略。通過定期備份，可以將數據資源的副本存儲在安全的位置，以便在主數據受損或丟失時進行恢復。備份頻率應根據數據資源檔案的重要性和變化頻率進行調整，確保不會丟失關鍵數據。

（2）備份數據資源檔案應存儲在不同的地理位置，以增加數據資源檔案的冗余性并防止單點故障。可以根據異地備份、數據資源檔案珍貴程度和日常應用需要等實際情況，制作不只一套離線存儲介質。如果所有備份存儲在同一地點，那么在該地發生災難性事件時，所有備份可能會同時受到影響，導致數據資源檔案不可恢復。因此，建議將備份存儲在離主數據中心足夠遠的地方，以確保即使在某一地區發生災難性事件時，檔案數據仍然可以恢復。也可根據實際情況實施數據資源檔案管理系統和數據庫系統的熱備份。

3 數據資源檔案安全保管未來發展方向

隨著數字孿生流域建設的不斷發展和技術的不斷演進，數據資源檔案安全也將迎來新的挑戰和機遇。為了不斷適應新形勢的需要，數據資源檔案安全保管也將融合新技術的應用，進一步確保數字孿生流域建設的高質量發展。

3.1 增強數據資源檔案加密技術

數字孿生流域建設的背景下，數據資源檔案安全保管的核心之一是數據加密技術的不斷增強和升級。未來的數據資源加密技術將更加復雜和強大，傳統的加密算法可能會變得容易受到計算能力的攻擊，因此國密算法不斷發展，具備更高的安全性和更大的抗攻擊能力。此外，數據資源檔案的端到端加密將更加常見。這意味著數據資源檔案將在存儲、傳輸、共享的每個階段都得到加密保護，從而減少了數據資源檔案在傳輸過程中被攻擊或泄露的風險。所以，應進一步加強國密算法和密碼基礎設施平臺在數據資源檔案全鏈路安全的融合，充分利用密碼技術增強數據資源檔案的安全性。

3.2 強化身份驗證和訪問控制

強化身份驗證和訪問控制是確保數據資源檔案安全的關鍵步驟。未來的發展方向將著重于提高身份驗證的精確性和訪問控制的細粒度，以應對不斷增加的安全挑戰。生物特征識別、多因子認證等身份驗證技術和人工智能、區塊鏈等信任技術將為身份驗證和訪問控制提供更多選擇和創新。這些新技術將增強數字孿生流域建設中的數據資源檔案安全，減少潛在的威脅和風險，避免非法訪問和跨權限訪問。為此，需要建立起完善的身份驗證和訪問控制機制來保護數據資源檔案免受未經授權的訪問和潛在的威脅，為數字孿生流域建設提供更可靠的安全保障。

3.3 加強數據資源檔案隱私保護

在數字孿生流域建設中，隱私保護是數據資源檔案安全的另一個關鍵方面。未來的發展方向將更加注重相關個人的隱私保護，以確保個人敏感信息不泄露。未來的數據資源檔案隱私保護將更加強調合規性，必須按照相關法律法規的規定和技術標準的要求保護用戶和相關方的隱私權益。個人信息的隱私保護包括合規性審查、數據保留期限管理、用戶數據訪問請求的響應機制的建立以及數據資源檔案去標識化和偽裝化。在利用和共享數據資源檔案時，個人身份信息將被去標識化，以降低數據泄露的風險。同時，可以采用偽裝化技術，使敏感信息在不影響數據分析的情況下仍然保持隱私。

4 結語

數字孿生流域建設作為智慧水利體系的核心構成，作為強化流域治理管理的重要驅動，目前仍處于初步發展階段，而數據資源檔案作為推進數字孿生流域建設的基石，其安全保管問題將持續引發高度關注[4]。隨著環境的不斷變化和科技的飛速發展，在數字孿生流域建設過程中要充分考慮數據資源檔案安全保管的關鍵措施，不斷推進大數據、云計算、人工智能、區塊鏈等新技術，加強數據資源的加密技術、訪問控制和隱私保護，嚴格落實數據資源檔案安全保管責任，保障數據資源檔案安全，進一步為智慧水利建設提供強大基礎支撐。