白 易 羅光杰 吳建峰

（1.貴州師范學院，貴州 貴陽 550018；2.貴州省地理國情監(jiān)測重點實驗室，貴州 貴陽 550018）

引言

近年來，隨著大數(shù)據(jù)的蓬勃發(fā)展和廣泛應(yīng)用，侵犯個體隱私、數(shù)據(jù)被濫用等安全隱私問題屢屢出現(xiàn)。數(shù)據(jù)公開與隱私保護之間產(chǎn)生了新的挑戰(zhàn)[1]；大數(shù)據(jù)本身的數(shù)據(jù)特色和技術(shù)流程決定了大數(shù)據(jù)在管理上就易造成隱私安全問題；侵犯個體隱私、數(shù)據(jù)被濫用是大數(shù)據(jù)時代的問題之一[2]。

要解決大數(shù)據(jù)的安全與隱私保護問題，不僅需要從技術(shù)流程，也需要從管理體制如標準系統(tǒng)上進行研究。美國國家標準與技術(shù)研究院分析聯(lián)邦政府和私營部門的海量數(shù)據(jù)管理，建立包括安全和隱私等在內(nèi)的大數(shù)據(jù)標準工作組，以實現(xiàn)支持大數(shù)據(jù)安全有效利用[3]。我國專家呼吁，應(yīng)當加快標準化研究和制定，規(guī)范大數(shù)據(jù)行業(yè)，推進行業(yè)發(fā)展，為我國的大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略頂層設(shè)計做參考，提升在國際標準制定中的話語權(quán)[4]。

各類大數(shù)據(jù)的基本內(nèi)涵和基礎(chǔ)建設(shè)，都離不開地理信息。地理信息大數(shù)據(jù)是我國三類大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)信息資源之一。如何平衡地理信息大數(shù)據(jù)開放共享與安全隱私保護的關(guān)系？怎樣對使用、管理和發(fā)布地理信息大數(shù)據(jù)的用戶進行隱私保護？針對地理信息大數(shù)據(jù)這一復(fù)雜系統(tǒng)如何設(shè)計有效的安全與隱私保護標準？對地理信息大數(shù)據(jù)表現(xiàn)出的形式以及特征進行深入分析，把地理信息大數(shù)據(jù)安全與隱私保護系統(tǒng)分成若干個模塊，借助系統(tǒng)分析方法對目標進行分解，進行自上而下的綜合分析，建立和完善其標準體系，具備較為重要的理論和實踐意義。

一、地理信息大數(shù)據(jù)安全與隱私保護的模塊架構(gòu)設(shè)計

從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來看，地理信息大數(shù)據(jù)的類型多、數(shù)據(jù)量巨大、查詢分析較為復(fù)雜。從技術(shù)流程來看，地理信息大數(shù)據(jù)技術(shù)過程中的搜集、傳輸、存儲、處理各個環(huán)節(jié)都存在隱私安全問題。由于地理信息大數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)具備高度復(fù)雜性，屬于復(fù)雜產(chǎn)品系統(tǒng)。難以制定通常的產(chǎn)品標準對它進行規(guī)范。作為現(xiàn)代標準化前沿的模塊化，是應(yīng)對復(fù)雜系統(tǒng)的標準化形式[5]。模塊化可作為分解難題的重要手段。能夠促進大數(shù)據(jù)眾多業(yè)務(wù)流程的融合和安全與隱私的應(yīng)用發(fā)展。

因此，本研究采用模塊化的方法，建立一個地理信息大數(shù)據(jù)“接口-功能-管理”的模塊架構(gòu)，確定各模塊內(nèi)部的構(gòu)建內(nèi)涵和維度組合，約束大數(shù)據(jù)的功能、接口和管理，有效實現(xiàn)大數(shù)據(jù)的安全與隱私保護。

包括：接口模塊，對地理信息大數(shù)據(jù)的接口單元進行設(shè)計；功能模塊，對地理信息大數(shù)據(jù)實現(xiàn)的功能單元進行設(shè)計；組織模塊，對地理信息大數(shù)據(jù)的管理單元進行設(shè)計；各類模塊具有獨立功能，可以單獨成為也可以系統(tǒng)成為系列的標準化單元，具備多種組合性、通用性。

圖1 安全與隱私保護的“接口-功能-管理”模塊架構(gòu)

1.接口模塊含服務(wù)接口、查詢接口。用于支撐地理信息大數(shù)據(jù)的空間分析服務(wù)和專題信息服務(wù)；查詢接口包括面向過程和面向?qū)ο蟮目蛻舳私涌?，如GetCapabilities接口，Describe Spatial Analysis Type接口、SpatialAnalysis接口等。

2.功能模塊，包括通用功能模塊，專用功能模塊，擴充功能模塊。其中，通用功能模塊：滿足最基本、最重要功能要求的數(shù)據(jù)模塊，包括4D數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)。專用功能模塊是為某一用戶或某項用途而專門設(shè)計的數(shù)據(jù)模塊，包括公共信息標準、其他專用功能。擴充功能模塊：是用于擴充大數(shù)據(jù)功能而設(shè)計的模塊，包括資源目錄模塊，連接基本模塊。

3.組織模塊，包括規(guī)劃管理模塊，質(zhì)量控制模塊，安全保密模塊。設(shè)計組織管理以約束管理者和使用者的權(quán)限，保障大數(shù)據(jù)運行維護過程中的數(shù)據(jù)安全性和隱私性。規(guī)劃管理模塊用于制訂地理信息大數(shù)據(jù)安全與隱私保護的發(fā)展規(guī)劃和管理模式，建立各模塊間的溝通協(xié)調(diào)機制。質(zhì)量控制模塊用于地理信息大數(shù)據(jù)質(zhì)量的評測、評估和驗收，對地理信息大數(shù)據(jù)存儲、交換、發(fā)布、增刪、修改、更新、備份中數(shù)據(jù)質(zhì)量進行控制和管理。安全保密模塊用于制定大數(shù)據(jù)安全與隱私保護的保密守則，界定用戶權(quán)限，抵御非法入侵，保障系統(tǒng)設(shè)備物理安全、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全和信息安全。

各類模塊具有獨立功能，可以單獨成為標準化單元；各類模塊具備多種組合性、通用性，根據(jù)需要可以系統(tǒng)成為系列的標準化單元；形成“數(shù)據(jù)-接口-組織”模塊架構(gòu)，對功能、接口和管理進行約束，能夠綜合技術(shù)手段和管理職能，有效實現(xiàn)大數(shù)據(jù)的安全與隱私保護。

二、地理信息大數(shù)據(jù)安全與隱私保護機制的構(gòu)建

針對地理信息大數(shù)據(jù)安全與隱私保護機制建設(shè)中技術(shù)維度與管理維度密不可分的特點，建立集技術(shù)、管理為一體的地理信息大數(shù)據(jù)安全與隱私保護機制，構(gòu)建起安全與隱私保護機制。

1.從系統(tǒng)學角度建立地理信息大數(shù)據(jù)標準系統(tǒng)基本架構(gòu)

從系統(tǒng)學的角度看，地理信息標準系統(tǒng)是在多重反饋回路作用下的復(fù)雜巨系統(tǒng)，根據(jù)地理信息大數(shù)據(jù)的本質(zhì)，同時，進行高度抽象概括：建立地理信息大數(shù)據(jù)安全與隱私保護工作流模型，通過對設(shè)計到數(shù)據(jù)安全和隱私的各個流程進行任務(wù)劃分，動態(tài)組織各個階段的任務(wù)。分別在數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘的流程中進行分析和標準制定，進而實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息本身及數(shù)據(jù)使用者的安全與隱私保護。

根據(jù)上述數(shù)據(jù)資源、服務(wù)接口和管理三大模塊的建立，專用基礎(chǔ)標準、通用基礎(chǔ)標準、引用專業(yè)標準、動態(tài)標準四大機制有序協(xié)調(diào)運行。如圖2所示。

圖2 標準系統(tǒng)基本架構(gòu)

其中通用基礎(chǔ)標準、專用基礎(chǔ)標準、應(yīng)用專業(yè)標準是系統(tǒng)動態(tài)協(xié)調(diào)中的各個流程，彼此之間流動互通，形成整體，又與數(shù)據(jù)資源、接口標準、組織管理相關(guān)協(xié)調(diào)。通過接口權(quán)限認證、行為監(jiān)控、加密儲存、分布式管等多維度技術(shù)，有效形成對用戶訪問、存儲數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)內(nèi)容和運行維護的安全防護。

2.基于工作流模式建立地理信息大數(shù)據(jù)安全與隱私保護標準模塊

工作流技術(shù)起源于1970年前后對辦公自動化和高效率工作的管理需求。而地理信息大數(shù)據(jù)安全與隱私保護問題處理的本質(zhì)，相當于快速求解最優(yōu)化。因此，運用工作流技術(shù)對地理信息大數(shù)據(jù)進行科學的度量、描述、評價和反饋，能夠?qū)崿F(xiàn)任務(wù)合理歸并、工作流程協(xié)同化，有效地控制地理信息大數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的完整性、質(zhì)量的準確性和現(xiàn)實性，符合用戶的需求。

采用工作流模型，如圖3所示，通過工作流建模工具，將上述地理信息大數(shù)據(jù)標準架構(gòu)中與安全隱私保護有關(guān)的內(nèi)容集成到一個標準模塊中，完成地理信息大數(shù)據(jù)的存儲、傳輸、挖掘、個人信息保護管理需求分析、建立參考模型結(jié)構(gòu)，結(jié)合地理信息大數(shù)據(jù)的具體實際，研究針對不同任務(wù)制定流程和標準，包括規(guī)劃設(shè)計、資源管理和質(zhì)量控制。

圖3 基于工作流模式的地理信息大數(shù)據(jù)安全與隱私保護標準模塊

針對不同的人群，如大數(shù)據(jù)應(yīng)用提供商與數(shù)據(jù)提供者、數(shù)據(jù)消費者、大數(shù)據(jù)框架提供商，在安全隱私考慮因素是不一樣的，在以工作流任務(wù)劃分中如何合理地對不同人群進行不同的標準定義。其中強調(diào)了管理制度建設(shè)需求，包括組織結(jié)構(gòu)、管理辦法等；基于工作流分析安全與隱私保護模塊：以數(shù)據(jù)為中心，針對大數(shù)據(jù)存儲、使用的不同過程，結(jié)合管理功能需求，制定管理體系結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)質(zhì)量控制和反饋方案。

綜上，在系統(tǒng)學和工作流的有效支撐下，在標準體系構(gòu)建與安全隱私模塊建立的基礎(chǔ)上，以地理信息大數(shù)據(jù)涉及的模型和視角為分析對象：能規(guī)范運行和建設(shè)管理過程中責、權(quán)、利的分配和相互關(guān)系及實現(xiàn)機制。

三、結(jié)論與展望

數(shù)據(jù)安全與隱私保護是大數(shù)據(jù)領(lǐng)域的熱點問題?；跇藴驶母呒壭问侥K化，以及工作流技術(shù)，對我國三大基礎(chǔ)大數(shù)據(jù)中的地理信息大數(shù)據(jù)安全與隱私保護進行研究，可促進地理信息標準體系的完善；對地理信息大數(shù)據(jù)涉及安全與隱私保護的模塊進行分析和定義，克服了傳統(tǒng)標準化只是單純地建立標準，難以解決復(fù)雜問題的局限；從技術(shù)安全性和管理制度安全性并重的角度研究并建立起相應(yīng)的安全與隱私保護標準，有利于促進大數(shù)據(jù)的健康與高效利用，對地理信息大數(shù)據(jù)的發(fā)展和信息標準的體系建設(shè)起到積極作用。