數字孿生對地球負責，金倉資料庫對資料負責

前言

尼爾 · 斯蒂芬森 1992 年在科幻小說《雪崩》中描繪了一個脫胎於現實且始終線上的平行世界 “Metaverse” （即元宇宙）。時至今日，元宇宙所需要的科學技術正在一一實現，它距離我們似乎已不再遙遠！

元宇宙 本質上是對現實世界的虛擬化、數字化過程，需要對內容生產、經濟系統、使用者體驗以及實體世界內容等進行大量改造。

數字孿生 ， 則是 利用虛實融合的技術，用迭代、進化的方式對從工廠、園區到城市的物理空間進行全面觀測，洞察其發展態勢，進而科學分析、預測、決策，實現以虛擬網路的管控來提升實體的執行效率。

數字孿生與元宇宙演變圖

李德仁院士表示，數字孿生就是現實世界在網路空間中的真實反饋，無論是數字孿生工廠、數字孿生城市甚至數字孿生地球，本意都是通過網路空間的模擬、模擬等還原真實世界並影響現實生活，是“ 要對地球負責的”。

2021 年，自然資源部《自然資源三維立體時空資料庫建設總體方案》中提到 通過實景三維中國建設成果，構建主資料庫三維空間框架。 金倉以 KGIS 為核心的 立體時空資料庫和資料庫管理系統

自然資源三維立體時空資料庫方案簡介

生態文明建設中提出“山水林田湖草是生命共同體”，“必須樹立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念，統籌山水林田湖草系統治理”。為了實現自然資源調查監測資料成果形成自然資源調查監測一張底板、一套資料，自然資源部制定了《自然資源三維立體時空資料庫建設總體方案》（自然資辦發〔2021〕21 號），明確了建設自然資源三維立體時空資料庫和資料庫管理系統。

⑴ 資料庫建庫機制

自然資源三維立體時空資料庫是自然資源三維立體“一張圖”的重要內容，是國土空間基礎資訊平臺的資料支撐。實現對 各類 自然資源調查監測資料成果的邏輯整合、立體管理和線上服務應用。主資料庫是對被劃分為 地表覆蓋層、地表基質層、地下資源層和管理層四層，其資料資源來自於土地資源、森林資源、草原資源、溼地資源、水資源、海洋資源、地表基質、地下資源和自然資源監測九個分資料庫中，選取核心資料內容以及主要屬性資訊。資料整合基於統一的三維立體時空資料模型進行模型重構和結構重組，最終融合形成時態、位置、數量、質量、生態一體化表達的三維立體時空資料。

⑵ 資料庫更新運維機制

Ø   主資料庫更新採用“分資料庫提出，主資料庫響應”的聯動更新機制，進行資料動態更新。

Ø   資料共享交換方式基於主資料庫與分資料庫網路連通情況，自然資源三維立體時空資料庫主資料庫共享交換採用線上共享交換與離線共享交換兩種方式，

Ø   資料庫運維保障分為資料訪問安全、資料儲存安全、網路安全、災備機制、管理措施等。並通過主資料庫進行管理，服務於自然資源綜合管理業務需要。

⑶ 總結 資料庫建設需求

①多源資料彙總：整合土地資源、森林資源、草原資源、溼地資源、水資源、海洋資源、地表基質、地下資源和自然資源監測九個分資料庫。

②資料共享遷移：從原始資料庫中抽取資料資訊，共享遷移到三維立體時空資料庫主庫。

③資料同步更新：包含對主庫的增量更新和全量更新，即實現分庫到主庫的實時、增量或全量資料同步更新。

④資料安全：對儲存三維立體時空資料的儲存安全、網路連線安全、資料庫備份、對涉密 GIS資料加解密安全等。

金倉 KGIS 解決立體時空資料庫策略

經過上述對 《自然資源三維立體時空資料庫建設總體方案》的淺見分析，給出金倉KGIS產品的解決方案，接下來詳細分析KGIS應對自然資源三維立體時空資料庫的應對策略。

1 、多源時空資料整合

應對多源 時空資料彙總的要求，對資料庫多模的特性需求就會更加迫切，金倉資料庫通過基於關聯式資料庫的資料型別擴充套件多種模型儲存和計算能力，來支援多模型資料統一管理。KADB使用標準的SQL介面進行訪問，無論是結構化（關係資料）、半結構化（XML、JSON）還是非結構化資料，包括文字資料、GIS資料(向量、柵格、拓撲)、圖資料都可以支援，並且提供了統一的操作語言和多模型資料融合計算的能力，計算能力包括傳統的關係運算，JSON、XML操作，空間計算，圖計算，機器學習能力，並提供可擴充套件的平行計算能力。

KADB資料庫實現了資料模型和平行計算能力擴充套件的開放框架、多種模型資料的並行融合分析技術、受限資源情況下（例如單臺伺服器）的輕量化部署和線上擴充套件到大規模硬體環境下的叢集技術，解決了開發運維複雜度和資料的一致性儲存問題，基於成熟產品的高效能分析方案穩定可靠度更高。

圖1：KADB支援的多模資料儲存

圖2：KADB的多模資料訪問

2 、多源 GIS 庫資料的資料共享

GIS資料是一種特殊的資料庫儲存資料型別，針對不同時空、不同來源的自然資源三維立體時空資料的共享遷移工作，Kingbase ES V8 給出三種資料遷移方案：

其一，支援通用GIS資料格式的遷移入庫，如向量shape（.shp）或者柵格tif等；

其二，支援基於專業GIS平臺軟體的資料共享遷移，如GeoScene、SuperMap等；

其三，支援基於金倉的KDT遷移工具的資料共享遷移方案。

 

① 基於KDT遷移工具的資料共享遷移方案

KDT遷移自然資源三維立體時空資料主要是基於兩種情況：

其一，在GIS平臺中，資料儲存在OracleSpatial或者PostgreSQL等資料庫中，且資料量巨大。通過GIS平臺遷移要素類、要素集、單個庫效率過低；

其二，原始資料儲存在OracleSpatial資料資料庫中，不論資料量的多少，且沒有GIS平臺支撐，只有備份的資料庫檔案。

在上述兩種情況下，都可以採用KDT資料遷移工具完成GIS空間資料庫的遷移工作。

 

圖2：KDT資料共享遷移方案

 

KDT遷移工具使用外掛方式動態載入待遷移的資料庫訪問介面，方便使用者定製和使用。支援同異構資料來源之間的資料遷移、支援結構遷移、支援全量資料遷移、支援列名對映，支援資料遷移過濾，在配置資料任務時，可以對遷移的表配置 where 條件、通過匹配的 where 條件過濾需要遷移的資料。

其中異構資料來源之間的資料遷移：支援 Oracle9i、10g、11g、12c、19c 到 KingbaseES V8 的資料庫遷移。（KingbaseES V8.7 遷移工具還支援mysql5.1、sqlserver2005、sqlserver2014、神通、sybase15.7 到 KingbaseES V8 的表結構和資料遷移。

下圖為KDT資料遷移欄位對應表，其中包含GIS常用的型別ST_GEOMETRY和SDO_GEOMETRY資料型別。

② 基於專業GIS平臺的資料遷移共享方案

隨著GIS行業的不斷髮展，近些年國內專業的GIS平臺能力也隨之提升，如SuperMap、MapGIS、Geoway等。現在KingbaseES 已經與國內外各知名GIS平臺進行適配，完成了GIS平臺的資料遷移測試。下面介紹基於GIS平臺的資料遷移方案。

 

共享遷移物件：

Ø   檔案地理資料庫和個人地理資料庫，即MDB或者GDB檔案；

Ø   商用資料庫：PostgreSQL,Oracle spatial,DM,SQL Server、MySQL、DB2等；

 

③ 基於通用自然資源三維立體時空資料格式遷移入庫

金倉KGIS產品支援使用的WKT和WKB相關函式存取向量、柵格、拓撲和三維等資料，同時KGIS產品還提供存取入庫工具，可以將通用格式的GIS資料直接遷移入庫，如shp、tif等資料型別。

3 、金倉 KFS 實現自然資源三維立體時空資料同步更新

Kingbase FlySync是能夠在異構資料平臺間實現實時、增量資料同步的產品，主要面向異地容災、資料共享與分發、資料分析平臺建設、雲遷移等場景。採用了物理日誌解析技術，幫助使用者解決不同資料平臺的資料間任意方向實時流轉的問題，並保證此過程中資料不丟失，狀態可監控，流轉資料量可統計、資料一致性可比對。

業務場景

 

4 、金倉 Kingbase 資料庫安全防護

Ø   安全合規

資料庫安全防護裝置在漏洞和風險管理、資產管理、網路和系統安全管理、訪問控制、個人資訊保護、安全計算、安全運維、安全通訊等方面完全符合公安部等保和各行業規範要求。

Ø   防止漏洞利用攻擊

資料庫安全防護裝置提供資料庫漏洞攻擊防護能力和虛擬補丁，捕獲和阻斷漏洞攻擊行為，避免利用應用系統漏洞的注入攻擊和以Web應用伺服器為媒介的資料庫自身漏洞攻擊和入侵。

Ø   防止應用違規操作

資料庫安全防護裝置通過應用關聯審計技術捕獲應用賬號和應用登入資訊，結合風險行為管控機制，實現應用關聯防護，阻斷非法的應用登入和操作行為，防止業務操作員和業務系統維護人員通過應用非法登入資料庫，篡改或盜取敏感資料。

Ø   防止內部高危操作

Ø   防止敏感資料洩露

資料庫安全防護裝置提供敏感資料訪問控制功能，根據使用者預先配置的敏感資料的訪問來源資訊和訪問時間，自動對高危會話和SQL語句進行阻斷或攔截，從而避免攻擊者通過批量下載敏感資料或本地批量匯出敏感資料引發的資料洩露。

結束語

隨著移動網際網路、虛擬現實、5G等技術的不斷髮展，元宇宙所需要的科學技術正在一一實現，它距離我們已越來越近！而作為元宇宙底層核心基礎技術之一的GIS，也必將大有可為。我們相信KGIS將是GIS的強有力支撐，能夠為元宇宙的技術發展帶來助力。

我們等待元宇宙降臨的那一天。

到那時，即使身在藩籬，我們也能心向四方。在另一個平行時空裡：

見證這顆星球億萬年來所孕育出的壯麗和遼闊，感受人類在千年時光中拔地而起的文明和輝煌。

跨越時空，擁抱彼此。

共享萬家燈火的溫情。

洞見未來，讓我們攜手KGIS，在元宇宙奔赴一場約會！

 

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