地理空間矢量數(shù)據(jù)數(shù)字水印算法研究.pdf

1、地理空間矢量數(shù)據(jù)是地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）應(yīng)用的核心。隨著地理空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)的“數(shù)字化”和“網(wǎng)絡(luò)化”，地理空間矢量數(shù)據(jù)的安全問題日益凸顯，侵權(quán)、泄密、非法傳播與使用等行為屢屢發(fā)生。僅僅依靠傳統(tǒng)的安全保密措施，不能有效遏制諸如此類數(shù)據(jù)安全事故的發(fā)生，地理空間矢量數(shù)據(jù)的安全迫切需要可靠、有效的技術(shù)來保障。
　　數(shù)字水印技術(shù)是近年來興起的信息安全前沿技術(shù)，它是將水印信息秘密嵌入在數(shù)

2、字產(chǎn)品中，使其成為載體數(shù)據(jù)不可分離的一部分，由此來確定版權(quán)所有者、跟蹤侵權(quán)行為、認(rèn)證數(shù)字內(nèi)容等。數(shù)字水印技術(shù)在地理空間矢量數(shù)據(jù)安全和版權(quán)保護(hù)方面發(fā)揮著越來越重要的作用。
　　本文深入分析了地理空間矢量數(shù)據(jù)數(shù)字水印技術(shù)的特征，以歸一化方法、映射函數(shù)、離散傅里葉變換（Discrete Fourier Transform，DFT）、數(shù)理統(tǒng)計(jì)等數(shù)學(xué)理論為工具，結(jié)合 GIS理論及地理空間矢量數(shù)據(jù)的特征，研究了一系列地理空間矢量數(shù)據(jù)數(shù)字水印算

3、法，本文主要研究成果如下：
　　（1）基于地理空間矢量數(shù)據(jù)組織及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析了地理空間矢量數(shù)據(jù)數(shù)字水印技術(shù)特征，總結(jié)了地理空間矢量數(shù)據(jù)水印攻擊的類型及對水印算法魯棒性的影響。
　?。?）充分考慮地理空間矢量數(shù)據(jù)水印攻擊的特點(diǎn)，提出了兩種不同的地理空間矢量數(shù)據(jù)空間域盲水印算法。通過把水印信息嵌入到空間數(shù)據(jù)最小最大歸一化值中，提出了基于歸一化的地理空間矢量數(shù)據(jù)盲水印算法；引入二維碼（Quick Response Code，QR

4、碼）技術(shù)，改進(jìn)了傳統(tǒng)的最低有效位（Least Significant Bit，LSB）算法，提出了一種基于QR碼的地理空間矢量數(shù)據(jù)盲水印算法。
　?。?）針對地理空間矢量數(shù)據(jù)DFT變換域水印算法中的關(guān)鍵問題，提出了三個地理空間矢量數(shù)據(jù)DFT域盲水印算法。通過對DFT變換域水印算法引起數(shù)據(jù)誤差的研究分析，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了DFT變換域水印算法誤差控制方案，提出了一種可控誤差的DFT變換域水印算法；針對傳統(tǒng)的DFT變換域算法對頂點(diǎn)攻擊魯棒性

5、差的缺陷，提出了基于特征點(diǎn)的DFT變換域水印算法；針對變換域算法不能直接應(yīng)用于矢量空間點(diǎn)類型數(shù)據(jù)，提出了一種網(wǎng)格劃分的點(diǎn)數(shù)據(jù) DFT域盲水印算法，算法利用規(guī)則格網(wǎng)劃分空間數(shù)據(jù)，建立虛擬線要素對象嵌入水印。
　　（4）在分析了空間域算法和DFT變換域算法優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，基于多技術(shù)融合策略，提出了一種空間域和 DFT域相結(jié)合的多重水印算法。該算法采用了多種水印方法的有效組合，取長補(bǔ)短，以抵抗不同的水印攻擊，提高了水印算法的魯棒性。

6、r>　?。?）針對地理空間矢量數(shù)據(jù)中特有的投影變換及坐標(biāo)系變換攻擊，提出了一種抗投影攻擊和坐標(biāo)系變換攻擊水印算法。該算法充分考慮了地理空間矢量數(shù)據(jù)投影變換和坐標(biāo)變換的特點(diǎn)，在水印嵌入方案中，采用了GIS中普遍使用的WGS84地理坐標(biāo)系作為中間坐標(biāo)系，水印嵌入到WGS84坐標(biāo)系空間數(shù)據(jù)。在水印提取時，只需把含水印數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到WGS84坐標(biāo)系后，即可提取水印信息，無需原始數(shù)據(jù)的參與，實(shí)現(xiàn)了盲提取。算法對投影變換、坐標(biāo)系變換攻擊魯棒性好，并且對