CN115982777B - 私有云下面向移动端的地理信息数据安全使用系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种私有云下面向移动端的地理信息数据安全使用系统及方法，该系统包括手持式终端和私有云服务器，手持式终端上嵌设有显示屏和前置摄像头，手持式终端中设置有认证登录模块和数据查询模块，私有云服务器上设置有数据上传模块、密钥管理模块、数据加解密模块、数据存储模块和监测预警模块；该方法包括：一、上传地理信息数据及建立认证登录数据库；二、对地图瓦片数据进行加密存储；三、用户登录及地理信息数据查看；四、对用户查看地图瓦片过程中的监控。本发明利用手持式终端满足用户对私有云服务器上地图瓦片的查看，且避免截屏、录屏、拍照不安全使用，提高了地理信息数据的保密性。

Description

私有云下面向移动端的地理信息数据安全使用系统及方法

技术领域

本发明属于地理信息数据技术领域，具体涉及一种私有云环境下面向移动端的地理信息数据安全使用系统。

背景技术

近年来，遥感影像、实景三维、激光点云等地理信息数据在移动互联网端的使用需求越来越强烈，因其能够极大提高土地调查、城市管线调查、城市规划、工程建设检查验收等行业领域用户的工作效率，但受限于地理信息行业数据的特殊保密要求，地理信息数据在移动互联网端的使用推广受到极大限制。在地理信息数据所有权方和使用方之间建立一套安全使用机制已成为当务之急，既要保护地理信息数据所有权方的利益不受侵害，又能提高数据使用方的使用效率，目前现有的做法通常会对地理信息数据使用方进行用户身份认证，以及通过数据加密处理来保证所有权方的数据安全。

但是现有的使用安全性还存在以下问题：一是无法监测用户的不安全使用行为，如截屏、录屏、拍照等存在数据泄露风险的不安全行为；二是数据加密不能利用密文索引进行范围查询，造成性能下降，地理信息数据本身比较大，使用效率降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种私有云环境下面向移动端的地理信息数据安全使用系统，其方法步骤简单、设计合理，可利用手持式终端满足用户对私有云服务器上地图瓦片的查看，有效地利用密文索引进行查询，提高地理信息数据的使用效率，且避免地理信息数据的截屏、录屏、拍照不安全使用，提高了地理信息数据的保密性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种私有云环境下面向移动端的地理信息数据安全使用系统，其特征在于：包括手持式终端（10）和私有云服务器（20），所述手持式终端（10）上嵌设有显示屏（3）和前置摄像头（4），所述手持式终端（10）中设置有认证登录模块（2）和数据查询模块（1）；

所述私有云服务器（20）上设置有数据上传模块（5）、密钥管理模块（6）、数据加解密模块（7）、数据存储模块（8）和监测预警模块（9）；

认证登录模块（2）用于确认用户输入的登录信息是否符合认证登录数据库；

数据查询模块（1）用于用户输入查询语句加密，并对接收的地图瓦片密文数据进行解密；

显示屏（3）用于显示用户输入查询语句查询到的地图瓦片；

数据上传模块（5）用于发布方上传地理信息数据对应的地图瓦片；

数据加解密模块（7）用于对发布方上传的地图瓦片进行加密形成瓦片密文并建立密文索引；

数据存储模块（8）用于瓦片密文及密文索引的存储；

监测预警模块（9）用于监测手持式终端（10）的用户是否存在截屏、录屏和拍照行为。

上述的一种私有云环境下面向移动端的地理信息数据安全使用系统，其特征在于：所述认证登录模块（2）包括

姓名模块（21）用于输入用户姓名；

单位名称模块（22）用于输入用户所就职单位名称；

身份认证信息（23）用于输入用户的身份证号码；

人脸采集模块（24）用于采集用户的人脸图像。

上述的一种私有云环境下面向移动端的地理信息数据安全使用系统，其特征在于：所述手持式终端（10）通过无线通信模块（30）与私有云服务器（20）进行无线通信。

上述的一种私有云环境下面向移动端的地理信息数据安全使用系统，其特征在于：所述私有云服务器（20）连接显示器（11）。

上述的一种私有云环境下面向移动端的地理信息数据安全使用系统，其特征在于：所述无线通信模块（30）为2G、3G、4G、5G移动通信网络或者WIFI通信模块。

一种私有云环境下面向移动端的地理信息数据安全使用方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、上传地理信息数据及建立认证登录数据库：

步骤101、通过数据上传模块（5）上传地理信息数据对应的地图瓦片；其中，所述地图瓦片的信息包括地图瓦片层级、地理位置经纬度坐标范围、地图瓦片行数、地图瓦片列数、分辨率、物理存储位置；

步骤102、建立认证登录数据库；其中，所述认证登录数据库包括姓名、单位名称、身份证号码和人脸图像；

步骤二、对地图瓦片数据进行加密存储并建立密文索引：

步骤201、密钥管理模块（6）基于B+树索引结构对地图瓦片采用哈希函数生成密钥并管理；其中，一个地图瓦片对一个密钥；

步骤202、数据加解密模块（7）利用对称可搜索加密算法和从密钥管理模块（6）中的密钥，对地图瓦片进行加密并建立密文索引，得到瓦片密文及密文索引；

步骤203、数据存储模块（8）接收到数据加解密模块（7）发送来的瓦片密文及密文索引存储在数据存储模块（8）中；

步骤三、用户登录及地理信息数据查看：

步骤301、用户操作认证登录模块（2）并通过姓名模块（21）、单位名称模块（22）、身份认证信息（23）输入姓名、单位名称和身份证号码，通过人脸采集模块（24）采集人脸图像；当用户输入的姓名、单位名称、身份证号码和采集的人脸图像与所述认证登录数据库中存储的姓名、单位名称、身份证号码和人脸图像匹配时，完成用户的登录；

步骤302、用户通过数据查询模块（1）输入查询语句并利用对称可搜索加密算法对查询语句数进行加密构成搜索陷门，并发送至数据存储模块（8）；其中，用户查询语句包括当前空间地理位置坐标（X，Y）和查询半径值r，且，X表示经度值，Y表示维度值；

步骤303、数据存储模块（8）利用搜索陷门通过密文索引检索地图瓦片密文，得到匹配的瓦片密文；并通过无线通信模块（30）发送到手持式终端（10）；

步骤304、手持式终端（10）通过数据查询模块（1）对接收的地图瓦片密文数据使用对称可搜索加密算法解密成地图瓦片明文数据；

步骤305、手持式终端（10）通过显示屏（3）对用户查询到的地图瓦片明文数据进行显示；

步骤四、对用户查看地图瓦片过程中的监控：

在用户通过手持式终端（10）的显示屏（3）查看地图瓦片明文数据的过程中：如果用户有截屏行为，手持式终端（10）将截屏图像通过无线通信模块（30）发送至私有云服务器（20），私有云服务器（20）通过监测预警模块（9）接收截屏图像并保存至第一不安全行为记录数据库，则私有云服务器（20）控制显示器（11）预警提示，并发送锁屏命令至手持式终端（10），手持式终端（10）控制显示屏（3）锁屏；其中，第一不安全行为记录数据库包括截屏图像，截屏时间和截屏次数；

如果用户有录屏行为，手持式终端（10）将录屏图像通过无线通信模块（30）发送至私有云服务器（20），私有云服务器（20）通过监测预警模块（9）接收录屏图像并保存至第二不安全行为记录数据库，则私有云服务器（20）控制显示器（11）预警提示，并发送锁屏命令至手持式终端（10），手持式终端（10）控制显示屏（3）锁屏；其中，第二不安全行为记录数据库包括录屏图像，录屏时间和录屏次数；

如果用户有拍照行为，手持式终端（10）调用前置摄像头（4）识别视野中的拍照行为，将拍照图像通过无线通信模块（30）发送至私有云服务器（20），私有云服务器（20）通过监测预警模块（9）接收拍照图像并保存至第三不安全行为记录数据库，则私有云服务器（20）控制显示器（11）预警提示，并发送锁屏命令至手持式终端（10），手持式终端（10）控制显示屏（3）锁屏；其中，第三不安全行为记录数据库包括拍照图像，拍照时间和拍照次数；其中，手持式终端（10）锁屏后，用户需要重新通过认证登录模块（2）进行身份认证登录。

上述的一种私有云环境下面向移动端的地理信息数据安全使用方法，其特征在于：步骤101中地图瓦片的获取，具体过程如下：

步骤101、获取原始遥感影像；其中，所述原始遥感影像包括N个原始遥感图像，N≥2的正整数；

步骤102、按照预先设定的层级数M对第n个原始遥感图像进行地图瓦片处理，得到第m个层级下第n个原始遥感图像对应的地图瓦片；其中，第m个层级下第n个原始遥感图像对应的地图瓦片的数量为2m×2m；n和m均为正整数，且1≤n≤N，1≤m≤M，M≥2的正整数；

步骤103、按照步骤102所述的方法，得到M个层级下N个原始遥感图像对应的地图瓦片。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明方法步骤简单，设计合理，解决目前无法监测用户的不安全使用行为和地理信息数据使用效率低的问题。

2、本发明认证登录模块将用户的人脸特征信息和身份证信息进行绑定，只有身份证信息和人脸特征信息均匹配时，确保是用户本人登录设备，排除了非法用户登录系统的可能性，提高了登录的安全性。

3、本发明通过监测预警模块，可以针对截屏、录屏、拍照等行为进行记录，同时触发预警并锁屏，有效约束用户自身的不安全使用行为，极大降低因个人不安全使用行为造成的数据泄露风险。

4、本发明数据查询模块中需要输入的查询语句包括当前空间地理位置坐标和查询半径值r，通过查询半径值r限制，减少地理信息数据的查询量，降低了显示大范围数据所带来的数据延迟卡顿，提高了地理信息数据使用效率及安全性。

5、本发明利用可搜索加密算法进行地图瓦片加密及索引建立，便于利用查询语句密文进行检索，得到匹配的密文结果，克服现有技术直接在地理信息数据列上采用加密算法加密，不能在加密数据列上进行建立索引，造成性能严重下降的缺点，使得本发明具有能够在加密的地理信息数据上建立索引，便于进行查询的优点。

综上所述，本发明方法步骤简单、设计合理，可利用手持式终端满足用户对私有云服务器上地图瓦片的查看，有效地利用密文索引进行查询，提高地理信息数据的使用效率，且避免地理信息数据的截屏、录屏、拍照不安全使用，提高了地理信息数据的保密性。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的系统框图。

图2为本发明的方法流程框图。

具体实施方式

如图1所示，本发明私有云环境下面向移动端的地理信息数据安全使用系统，包括以下步骤：包括手持式终端10和私有云服务器20，所述手持式终端10上嵌设有显示屏3和前置摄像头4，所述手持式终端10中设置有认证登录模块2和数据查询模块1；

所述私有云服务器20上设置有数据上传模块5、密钥管理模块6、数据加解密模块7、数据存储模块8和监测预警模块9；

认证登录模块2用于确认用户输入的登录信息是否符合认证登录数据库；

数据查询模块1用于用户输入查询语句加密，并对接收的地图瓦片密文数据进行解密；

显示屏3用于显示用户输入查询语句查询到的地图瓦片；

数据上传模块5用于发布方上传地理信息数据对应的地图瓦片；

数据加解密模块7用于对发布方上传的地图瓦片进行加密形成瓦片密文并建立密文索引；

数据存储模块8用于瓦片密文及密文索引的存储；

监测预警模块9用于监测手持式终端10的用户是否存在截屏、录屏和拍照行为。

本实施例中，所述认证登录模块2包括

姓名模块21用于输入用户姓名；

单位名称模块22用于输入用户所就职单位名称；

身份认证信息23用于输入用户的身份证号码；

人脸采集模块24用于采集用户的人脸图像。

本实施例中，所述手持式终端10通过无线通信模块30与私有云服务器20进行无线通信。

本实施例中，所述私有云服务器20连接显示器11。

本实施例中，所述无线通信模块30为2G、3G、4G、5G移动通信网络或者WIFI通信模块。

如图2所示，本发明私有云环境下面向移动端的地理信息数据安全使用方法，包括以下步骤：

步骤一、上传地理信息数据及建立认证登录数据库：

步骤101、通过数据上传模块5上传地理信息数据对应的地图瓦片；其中，所述地图瓦片的信息包括地图瓦片层级、地理位置经纬度坐标范围、地图瓦片行数、地图瓦片列数、分辨率、物理存储位置；

步骤102、建立认证登录数据库；其中，所述认证登录数据库包括姓名、单位名称、身份证号码和人脸图像；

步骤二、对地图瓦片数据进行加密存储并建立密文索引：

步骤201、密钥管理模块6基于B+树索引结构对地图瓦片采用哈希函数生成密钥并管理；其中，一个地图瓦片对一个密钥；

步骤202、数据加解密模块7利用对称可搜索加密算法和从密钥管理模块6中的密钥，对地图瓦片进行加密并建立密文索引，得到瓦片密文及密文索引；

步骤203、数据存储模块8接收到数据加解密模块7发送来的瓦片密文及密文索引存储在数据存储模块8中；

步骤三、用户登录及地理信息数据查看：

步骤301、用户操作认证登录模块2并通过姓名模块21、单位名称模块22、身份认证信息23输入姓名、单位名称和身份证号码，通过人脸采集模块24采集人脸图像；当用户输入的姓名、单位名称、身份证号码和采集的人脸图像与所述认证登录数据库中存储的姓名、单位名称、身份证号码和人脸图像匹配时，完成用户的登录；

步骤302、用户通过数据查询模块1输入查询语句并利用对称可搜索加密算法对查询语句数进行加密构成搜索陷门，并发送至数据存储模块8；其中，用户查询语句包括当前空间地理位置坐标X，Y和查询半径值r，且km，X表示经度值，Y表示维度值；

步骤303、数据存储模块8利用搜索陷门通过密文索引检索地图瓦片密文，得到匹配的瓦片密文；并通过无线通信模块30发送到手持式终端10；

步骤304、手持式终端10通过数据查询模块1对接收的地图瓦片密文数据使用对称可搜索加密算法解密成地图瓦片明文数据；

步骤305、手持式终端10通过显示屏3对用户查询到的地图瓦片明文数据进行显示；

步骤四、对用户查看地图瓦片过程中的监控：

在用户通过手持式终端10的显示屏3查看地图瓦片明文数据的过程中：如果用户有截屏行为，手持式终端10将截屏图像通过无线通信模块30发送至私有云服务器20，私有云服务器20通过监测预警模块9接收截屏图像并保存至第一不安全行为记录数据库，则私有云服务器20控制显示器11预警提示，并发送锁屏命令至手持式终端10，手持式终端10控制显示屏3锁屏；其中，第一不安全行为记录数据库包括截屏图像，截屏时间和截屏次数；

如果用户有录屏行为，手持式终端10将录屏图像通过无线通信模块30发送至私有云服务器20，私有云服务器20通过监测预警模块9接收录屏图像并保存至第二不安全行为记录数据库，则私有云服务器20控制显示器11预警提示，并发送锁屏命令至手持式终端10，手持式终端10控制显示屏3锁屏；其中，第二不安全行为记录数据库包括录屏图像，录屏时间和录屏次数；

如果用户有拍照行为，手持式终端10调用前置摄像头4识别视野中的拍照行为，将拍照图像通过无线通信模块30发送至私有云服务器20，私有云服务器20通过监测预警模块9接收拍照图像并保存至第三不安全行为记录数据库，则私有云服务器20控制显示器11预警提示，并发送锁屏命令至手持式终端10，手持式终端10控制显示屏3锁屏；其中，第三不安全行为记录数据库包括拍照图像，拍照时间和拍照次数；其中，手持式终端10锁屏后，用户需要重新通过认证登录模块2进行身份认证登录。

本实施例中，步骤101中地图瓦片的获取，具体过程如下：

步骤101、获取原始遥感影像；其中，所述原始遥感影像包括N个原始遥感图像，N≥2的正整数；

步骤102、按照预先设定的层级数M对第n个原始遥感图像进行地图瓦片处理，得到第m个层级下第n个原始遥感图像对应的地图瓦片；其中，第m个层级下第n个原始遥感图像对应的地图瓦片的数量为2m×2m；n和m均为正整数，且1≤n≤N，1≤m≤M，M≥2的正整数；

步骤103、按照步骤102所述的方法，得到M个层级下N个原始遥感图像对应的地图瓦片。

本实施例中，地图瓦片的大小为256×256，单位为像素。

本实施例中，M的取值范围为2～23。

实际使用时，需要说明的是，地理信息数据不限于地图瓦片，激光点云、实景三维等地理信息数据也可使用该装置及该方法。

综上所述，本发明方法步骤简单、设计合理，可利用手持式终端满足用户对私有云服务器上地图瓦片的查看，提高地理信息数据的使用效率，且避免地理信息数据的截屏、录屏、拍照不安全使用，提高了地理信息数据的保密性。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种私有云环境下面向移动端的地理信息数据安全使用方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、上传地理信息数据及建立认证登录数据库：

步骤101、通过数据上传模块（5）上传地理信息数据对应的地图瓦片；其中，所述地图瓦片的信息包括地图瓦片层级、地理位置经纬度坐标范围、地图瓦片行数、地图瓦片列数、分辨率、物理存储位置；

步骤102、建立认证登录数据库；其中，所述认证登录数据库包括姓名、单位名称、身份证号码和人脸图像；

步骤二、对地图瓦片数据进行加密存储并建立密文索引：

步骤201、密钥管理模块（6）基于B+树索引结构对地图瓦片采用哈希函数生成密钥并管理；其中，一个地图瓦片对一个密钥；

步骤202、数据加解密模块（7）利用对称可搜索加密算法和从密钥管理模块（6）中的密钥，对地图瓦片进行加密并建立密文索引，得到瓦片密文及密文索引；

步骤203、数据存储模块（8）接收到数据加解密模块（7）发送来的瓦片密文及密文索引存储在数据存储模块（8）中；

步骤三、用户登录及地理信息数据查看：

步骤301、用户操作认证登录模块（2）并通过姓名模块（21）、单位名称模块（22）、身份认证信息（23）输入姓名、单位名称和身份证号码，通过人脸采集模块（24）采集人脸图像；当用户输入的姓名、单位名称、身份证号码和采集的人脸图像与所述认证登录数据库中存储的姓名、单位名称、身份证号码和人脸图像匹配时，完成用户的登录；

步骤302、用户通过数据查询模块（1）输入查询语句并利用对称可搜索加密算法对查询语句数进行加密构成搜索陷门，并发送至数据存储模块（8）；其中，用户查询语句包括当前空间地理位置坐标（X，Y）和查询半径值r，且km，X表示经度值，Y表示维度值；

步骤303、数据存储模块（8）利用搜索陷门通过密文索引检索地图瓦片密文，得到匹配的瓦片密文；并通过无线通信模块（30）发送到手持式终端（10）；

步骤304、手持式终端（10）通过数据查询模块（1）对接收的地图瓦片密文数据使用对称可搜索加密算法解密成地图瓦片明文数据；

步骤305、手持式终端（10）通过显示屏（3）对用户查询到的地图瓦片明文数据进行显示；

步骤四、对用户查看地图瓦片过程中的监控：

在用户通过手持式终端（10）的显示屏（3）查看地图瓦片明文数据的过程中：如果用户有截屏行为，手持式终端（10）将截屏图像通过无线通信模块（30）发送至私有云服务器（20），私有云服务器（20）通过监测预警模块（9）接收截屏图像并保存至第一不安全行为记录数据库，则私有云服务器（20）控制显示器（11）预警提示，并发送锁屏命令至手持式终端（10），手持式终端（10）控制显示屏（3）锁屏；其中，第一不安全行为记录数据库包括截屏图像，截屏时间和截屏次数；

如果用户有录屏行为，手持式终端（10）将录屏图像通过无线通信模块（30）发送至私有云服务器（20），私有云服务器（20）通过监测预警模块（9）接收录屏图像并保存至第二不安全行为记录数据库，则私有云服务器（20）控制显示器（11）预警提示，并发送锁屏命令至手持式终端（10），手持式终端（10）控制显示屏（3）锁屏；其中，第二不安全行为记录数据库包括录屏图像，录屏时间和录屏次数；

如果用户有拍照行为，手持式终端（10）调用前置摄像头（4）识别视野中的拍照行为，将拍照图像通过无线通信模块（30）发送至私有云服务器（20），私有云服务器（20）通过监测预警模块（9）接收拍照图像并保存至第三不安全行为记录数据库，则私有云服务器（20）控制显示器（11）预警提示，并发送锁屏命令至手持式终端（10），手持式终端（10）控制显示屏（3）锁屏；其中，第三不安全行为记录数据库包括拍照图像，拍照时间和拍照次数；其中，手持式终端（10）锁屏后，用户需要重新通过认证登录模块（2）进行身份认证登录。

2.按照权利要求1所述的一种私有云环境下面向移动端的地理信息数据安全使用方法，其特征在于：步骤101中地图瓦片的获取，具体过程如下：

步骤101、获取原始遥感影像；其中，所述原始遥感影像包括N个原始遥感图像，N≥2的正整数；

步骤102、按照预先设定的层级数M对第n个原始遥感图像进行地图瓦片处理，得到第m个层级下第n个原始遥感图像对应的地图瓦片；其中，第m个层级下第n个原始遥感图像对应的地图瓦片的数量为2m×2m；n和m均为正整数，且1≤n≤N，1≤m≤M，M≥2的正整数；

步骤103、按照步骤102所述的方法，得到M个层级下N个原始遥感图像对应的地图瓦片。

3.一种实现权利要求1所述的方法的私有云环境下面向移动端的地理信息数据安全使用系统，其特征在于：包括手持式终端（10）和私有云服务器（20），所述手持式终端（10）上嵌设有显示屏（3）和前置摄像头（4），所述手持式终端（10）中设置有认证登录模块（2）和数据查询模块（1）；

所述私有云服务器（20）上设置有数据上传模块（5）、密钥管理模块（6）、数据加解密模块（7）、数据存储模块（8）和监测预警模块（9）；

认证登录模块（2）用于确认用户输入的登录信息是否符合认证登录数据库；

数据查询模块（1）用于用户输入查询语句加密，并对接收的地图瓦片密文数据进行解密；

显示屏（3）用于显示用户输入查询语句查询到的地图瓦片；

数据上传模块（5）用于发布方上传地理信息数据对应的地图瓦片；

数据加解密模块（7）用于对发布方上传的地图瓦片进行加密形成瓦片密文并建立密文索引；

数据存储模块（8）用于瓦片密文及密文索引的存储；

监测预警模块（9）用于监测手持式终端（10）的用户是否存在截屏、录屏和拍照行为。

4.按照权利要求3所述的使用系统，其特征在于：所述认证登录模块（2）包括

姓名模块（21）用于输入用户姓名；

单位名称模块（22）用于输入用户所就职单位名称；

身份认证信息（23）用于输入用户的身份证号码；

人脸采集模块（24）用于采集用户的人脸图像。

5.按照权利要求3或4所述的使用系统，其特征在于：所述手持式终端（10）通过无线通信模块（30）与私有云服务器（20）进行无线通信。

6.按照权利要求3所述的使用系统，其特征在于：所述私有云服务器（20）连接显示器（11）。

7.按照权利要求3所述的使用系统，其特征在于：所述无线通信模块（30）为2G、3G、4G、5G移动通信网络或者WIFI通信模块。