数字孪生是现实世界展现，“谁”能保证数据的真实性与安全性呢？

前言

元宇宙本质上是对现实世界的虚拟化、数字化过程，需要对内容生产、经济系统、用户体验以及实体世界内容等进行大量改造。

数字孪生，则是利用虚实融合的技术，用迭代、进化的方式对从工厂、园区到城市的物理空间进行全面观测，洞察其发展态势，进而科学分析、预测、决策，实现以虚拟网络的管控来提升实体的运行效率。

数字孪生与元宇宙演变图

李德仁院士表示，数字孪生就是现实世界在网络空间中的真实反馈，无论是数字孪生工厂、数字孪生城市甚至数字孪生地球，本意都是通过网络空间的模拟、仿真等还原真实世界并影响现实生活，是“要对地球负责的”。

2021年，自然资源部《自然资源三维立体时空数据库建设总体方案》中提到通过实景三维中国建设成果，构建主数据库三维空间框架。金仓以KGIS为核心为立体时空数据库和数据库管理系统助理。

自然资源三维立体时空数据库方案简介

为了实现自然资源调查监测数据成果的立体化统一管理，形成自然资源调查监测一张底板、一套数据，自然资源部制定了《自然资源三维立体时空数据库建设总体方案》（自然资办发〔2021〕21 号），明确了建设自然资源三维立体时空数据库和数据库管理系统。

                                                             主数据库总体架构图

⑴数据库建库机制

自然资源三维立体时空数据库是自然资源三维立体“一张图”的重要内容，是国土空间基础信息平台的数据支撑。实现对各类自然资源调查监测数据成果的逻辑集成、立体管理和在线服务应用。主数据库是对被划分为地表覆盖层、地表基质层、地下资源层和管理层四层，其数据资源来自于土地资源、森林资源、草原资源、湿地资源、水资源、海洋资源、地表基质、地下资源和自然资源监测九个分数据库中，选取核心数据内容以及主要属性信息。数据集成基于统一的三维立体时空数据模型进行模型重构和结构重组，最终融合形成时态、位置、数量、质量、生态一体化表达的三维立体时空数据。

⑵数据库更新运维机制

• 主数据库更新采用“分数据库提出，主数据库响应”的联动更新机制，进行数据动态更新。
• 数据共享交换方式基于主数据库与分数据库网络连通情况，自然资源三维立体时空数据库主数据库共享交换采用在线共享交换与离线共享交换两种方式，
• 数据库运维保障分为数据访问安全、数据存储安全、网络安全、灾备机制、管理措施等。并通过主数据库进行管理，服务于自然资源综合管理业务需要。

⑶总结数据库建设需求

①多源数据汇总：整合土地资源、森林资源、草原资源、湿地资源、水资源、海洋资源、地表基质、地下资源和自然资源监测九个分数据库。

②数据共享迁移：从原始数据库中抽取数据信息，共享迁移到三维立体时空数据库主库。

③数据同步更新：包含对主库的增量更新和全量更新，即实现分库到主库的实时、增量或全量数据同步更新。

④数据安全：对存储三维立体时空数据的存储安全、网络连接安全、数据库备份、对涉密GIS数据加解密安全等。

金仓KGIS解决立体时空数据库策略

经过上述对《自然资源三维立体时空数据库建设总体方案》的浅见分析，给出金仓KGIS产品的解决方案，接下来详细分析KGIS应对自然资源三维立体时空数据库的应对策略。

1、多源时空数据整合

应对多源时空数据汇总的要求，对数据库多模的特性需求就会更加迫切，金仓数据库通过基于关系数据库的数据类型扩展多种模型存储和计算能力，来支持多模型数据统一管理。KADB使用标准的SQL接口进行访问，无论是结构化（关系数据）、半结构化（XML、JSON）还是非结构化数据，包括文本数据、GIS数据(矢量、栅格、拓扑)、图数据都可以支持，并且提供了统一的操作语言和多模型数据融合计算的能力，计算能力包括传统的关系运算，JSON、XML操作，空间计算，图计算，机器学习能力，并提供可扩展的并行计算能力。

KADB数据库实现了数据模型和并行计算能力扩展的开放框架、多种模型数据的并行融合分析技术、受限资源情况下（例如单台服务器）的轻量化部署和在线扩展到大规模硬件环境下的集群技术，解决了开发运维复杂度和数据的一致性存储问题，基于成熟产品的高性能分析方案稳定可靠度更高。

图1：KADB支持的多模数据存储

                         

图2：KADB的多模数据访问

2、多源GIS库数据的数据共享

GIS数据是一种特殊的数据库存储数据类型，针对不同时空、不同来源的自然资源三维立体时空数据的共享迁移工作，Kingbase ES V8 给出三种数据迁移方案：

其一，支持通用GIS数据格式的迁移入库，如矢量shape（.shp）或者栅格tif等；

其二，支持基于专业GIS平台软件的数据共享迁移，如GeoScene、SuperMap等；

其三，支持基于金仓的KDT迁移工具的数据共享迁移方案。

①基于KDT迁移工具的数据共享迁移方案

KDT迁移自然资源三维立体时空数据主要是基于两种情况：

其一，在GIS平台中，数据存储在OracleSpatial或者PostgreSQL等数据库中，且数据量巨大。通过GIS平台迁移要素类、要素集、单个库效率过低；

其二，原始数据存储在OracleSpatial数据数据库中，不论数据量的多少，且没有GIS平台支撑，只有备份的数据库文件。

在上述两种情况下，都可以采用KDT数据迁移工具完成GIS空间数据库的迁移工作。

                                      图2：KDT数据共享迁移方案

KDT迁移工具使用插件方式动态加载待迁移的数据库访问接口，方便用户定制和使用。支持同异构数据源之间的数据迁移、支持结构迁移、支持全量数据迁移、支持列名映射，支持数据迁移过滤，在配置数据任务时，可以对迁移的表配置 where 条件、通过匹配的 where 条件过滤需要迁移的数据。

其中异构数据源之间的数据迁移：支持 Oracle9i、10g、11g、12c、19c 到 KingbaseES V8 的数据库迁移。（KingbaseES V8.7 迁移工具还支持mysql5.1、sqlserver2005、sqlserver2014、神通、sybase15.7 到 KingbaseES V8 的表结构和数据迁移。

下图为KDT数据迁移字段对应表，其中包含GIS常用的类型ST_GEOMETRY和SDO_GEOMETRY数据类型。

②基于专业GIS平台的数据迁移共享方案

随着GIS行业的不断发展，近些年国内专业的GIS平台能力也随之提升，如SuperMap、MapGIS、Geoway等。现在KingbaseES 已经与国内外各知名GIS平台进行适配，完成了GIS平台的数据迁移测试。下面介绍基于GIS平台的数据迁移方案。

共享迁移对象：

• 文件地理数据库和个人地理数据库，即MDB或者GDB文件；
• 商用数据库：PostgreSQL,Oracle spatial,DM,SQL Server、MySQL、DB2等；

③基于通用自然资源三维立体时空数据格式迁移入库

金仓KGIS产品支持使用的WKT和WKB相关函数存取矢量、栅格、拓扑和三维等数据，同时KGIS产品还提供存取入库工具，可以将通用格式的GIS数据直接迁移入库，如shp、tif等数据类型。

3、金仓KFS实现自然资源三维立体时空数据同步更新

Kingbase FlySync是能够在异构数据平台间实现实时、增量数据同步的产品，主要面向异地容灾、数据集中共享与分发、数据分析平台建设、云迁移等场景。采用了物理日志解析技术，帮助用户解决不同数据平台的数据间任意方向实时流转的问题，并保证此过程中数据不丢失，状态可监控，流转数据量可统计、数据一致性可比对。

 业务场景

4、金仓Kingbase数据库安全防护

• 安全合规

数据库安全防护设备在漏洞和风险管理、资产管理、网络和系统安全管理、访问控制、个人信息保护、安全计算、安全运维、安全通信等方面完全符合公安部等保和各行业规范要求。

• 防止漏洞利用攻击

数据库安全防护设备提供数据库漏洞攻击防护能力和虚拟补丁，捕获和阻断漏洞攻击行为，避免利用应用系统漏洞的注入攻击和以Web应用服务器为媒介的数据库自身漏洞攻击和入侵。

• 防止应用违规操作

数据库安全防护设备通过应用关联审计技术捕获应用账号和应用登录信息，结合风险行为管控机制，实现应用关联防护，阻断非法的应用登录和操作行为，防止业务操作员和业务系统维护人员通过应用非法登录数据库，篡改或盗取敏感数据。

• 防止内部高危操作
• 防止敏感数据泄露

数据库安全防护设备提供敏感数据访问控制功能，根据用户预先配置的敏感数据的访问来源信息和访问时间，自动对高危会话和SQL语句进行阻断或拦截，从而避免攻击者通过批量下载敏感数据或本地批量导出敏感数据引发的数据泄露。

结束语

随着移动互联网、虚拟现实、5G等技术的不断发展，元宇宙所需要的科学技术正在一一实现，它距离我们已越来越近！而作为元宇宙底层核心基础技术之一的GIS，也必将大有可为。我们相信KGIS将是GIS的强有力支撑，能够为元宇宙的技术发展带来助力。

我们等待元宇宙降临的那一天。

到那时，即使身在藩篱，我们也能心向四方。在另一个平行时空里：

见证这颗星球亿万年来所孕育出的壮丽和辽阔，感受人类在千年时光中拔地而起的文明和辉煌。

跨越时空，拥抱彼此。

共享万家灯火的温情。

洞见未来，让我们携手KGIS，在元宇宙奔赴一场约会！