地理空间矢量数据数字水印算法研究

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DEM数字水印算法研究

DEM数字水印算法研究DEM（Digital Elevation Model）数字高程模型是地理信息科学中一种常用的数字地形分析方法，它描述了地球表面的高程信息。

数字高程模型在地理测绘、土地资源调查、水文地质研究等领域具有广泛的应用。

然而，由于数字高程模型数据容易被篡改和盗用，保护数字高程模型数据的安全性和完整性成为一项重要的研究课题。

为了解决数字高程模型数据的篡改和盗用问题，数学家和计算机科学家们提出了一种称为DEM数字水印算法的技术。

DEM数字水印算法通过嵌入特定的水印信息到高程数据中，实现对数字高程模型数据的保护。

水印信息的嵌入过程对原始高程数据的改变很小，对数据质量的影响较小，因此得到了广泛的应用。

DEM数字水印算法主要包括两个步骤：水印信息的嵌入和水印信息的提取。

水印信息的嵌入是将特定的信息嵌入到数字高程模型数据中的过程。

这一过程可以通过修改高程数据的特定位来实现，也可以通过调整高程数据的分布规律来实现。

水印信息的提取则是从经过嵌入水印处理的数字高程模型数据中恢复出原始的水印信息。

在DEM数字水印算法的嵌入过程中，需要考虑数据的安全性和嵌入算法的鲁棒性。

数据的安全性主要表现在水印信息的隐蔽性和抗攻击性。

水印信息的隐蔽性要求嵌入的水印不容易被检测或删除；抗攻击性要求嵌入的水印能够抵抗各种攻击手段，如噪声添加、数据压缩等。

嵌入算法的鲁棒性则要求水印信息能够在各种情况下被正确提取出来，不易受到高程数据的变化、扰动等影响。

DEM数字水印算法的提取过程与嵌入过程相对应。

提取水印信息需要根据嵌入算法的特定规律对经过水印处理的数字高程模型数据进行解码和分析。

提取算法的准确性和速度是评价一种DEM数字水印算法好坏的重要指标。

准确性是指提取算法能够正确地恢复出嵌入的水印信息；速度是指提取算法的运行时间或处理速度。

DEM数字水印算法在保护数字高程模型数据方面具有很大的潜力和应用前景。

它可以有效地抵抗数据篡改和盗用，提高数字高程模型数据的安全性和完整性。

地理空间数据数字水印技术综述

中国地质大学研究生课程论文封面课程名称教师姓名研究生姓名研究生学号研究生专业所在院系类别:A.博士B.硕士√ C.进修生日期: 2016 年06 月 30 日评语注：1、无评阅人签名成绩无效；2、必须用钢笔或圆珠笔批阅，用铅笔阅卷无效；3、如有平时成绩，必须在上面评分表中标出，并计算入总成绩。

摘要：随着近几年对地理信息系统的开发和研究，地理空间数据的应用得到了快速增长。

地理空间数据是国民经济，国防建设中不可缺少的战略资源。

特别是在网络化时代，地理空间数据容易被更改、复制和传播，地理空间数据安全问题是迫切需要解决的重要问题。

数字水印技术是信息安全领域的前沿技术，在地理空间数据安全保护中具有重要作用。

本文首先是对数字水印技术的基本原理以及地理空间数据的获取做了简单介绍。

然后对地理空间数据数字水印技术的特点进行归纳，最后阐述了该技术的研究意义以及研究现状。

关键词：数字水印；地理空间数据；安全一、引言地理空间数据是描述人类赖以生存的地球的重要信息，是国家基础设施建设和地球科学研究的必要基础[1]。

随着近几年研究的深入，地理空间数据被广泛应用。

例如，地理空间数据可应用于汽车导航系统、带有GPS定位服务的移动通信设备、基于WEB的数字地图服务，以及采用地理信息系统（GIS）技术用于地理国情监测和灾难应急响应系统等。

地理空间数据作为数据的一种，易于访问、获取、传播、复制。

尤其是在当今网络化、信息化的时代背景下，违法、侵权行为屡禁不止，使得地理空间数据的安全性问题更加突出。

传统的信息安全技术主要是加密技术。

该技术目前已经发展得比较成熟，在信息社会的各个领域中得到了广泛的应用。

加密技术对内容的保护只局限在加密通信的信道中或其他加密状态下，一旦解密，则毫无保护可言。

目前，计算机技术的飞速发展使得密码破译能力越来越强，常规密码的安全性受到了很大的威胁。

因此，寻求新的安全技术，用以补足传统加密技术的缺陷显得十分重要。

数字水印技术是信息安全领域的前沿技术，并有希望成为这样一种补充技术，应用到对安全性有迫切需求的地理空间数据中。

基于小波变换的矢量地理空间数据数字水印算法

ｐｎｔ，ａｄｉｏｎｓｄｌｔｎｇｐｏｎｔｎｄＳｏｉｓｄｎｇｐｉｔ，ｅｅｉｉｓａＯｏｎ．
Ｋｅｒｓｄｇｔｌｗａｅｍａｋｎｖｃｏｅ－ａａ；ｖｌｔｔａｓｏｍａｉｎ；ｏｕｔｅｓｙｗｏｄ：ｉｉｔｒｒｉｇ；ｅｔｒｇｏｄｔｗａｅｅｒｎｆｒｔａｏｒｂｓｎｓ
水印技术是近年来发展起来的信息安全的前沿技术，在数字图像、频、频等的安全保护方视音面得到了重要的应用［。目前，地理空间数据１］在尤其在矢量地理空间数据方面，印技术的研究水
ห้องสมุดไป่ตู้
小波分析自创建以来，理论、法与应用的其方
Ｖｏ．４ＮＯ１２．１
Ｆｅ．２０７ｂ０
文章编号：６３６３（０７０ —０７０１７ — ３８２０）１０３ —３
基于小波变换的矢量地理空间数据数字水印算法
杨成松，朱长青
（息工程大学测绘学院，南郑州信河４０５）５０２
ＡｂｔａｔＴｈｓｐｐｒｐｅｅｔｄａｎｗｔｒｒｉｇａｐｏｃｏｈｉｉｌｖｃｏｅ－ａａｂｓｄｏｖｌｔｓｒｃ：ｉａｅｒｓｎｅｅｗａｅｍａｋｎｐｒａｈｆｒｔｅｄｇｔｅｔｒｇｏｄｔａｅｎｗａｅｅａｔａｓｏｍａｉｎ．Ｂｙｔｅｐｏｏｅｌｏｉｈｒｎｆｒｔｏｈｒｐｓｄａｇｒｔｍ，ｔｅＩｅａｄｓｒａｅｃｏｄｎｔｏｎｓｗｅｅｄｃｍｐｓｄｂｖｌｔｈｎｎｕｆｃｏｒｉａｅｐｉｔｒｅｏｏｅｙｗａｅｅｉｔａｓｏｍａｉｎｆｒｔｙｈｎｗａｅｍａｋｎｓｅｅｄｄｉｈｗ￣ｅｕｎｙｃｅｆｉｎｓｏｖｌｔｔａｓｏ — ｒｎｆｒｔｉｓｌ，ｔｅｔｒｒｉｇｗａｍｂｄｅｎｔｅｌｏｏｑｅｃｏｆｉｅｔｆｗａｅｅｒｎｆｒｃｍａｉｎ，ａｄｔｅｖｃｏｅ－ａａｗｉｈｗａｅｍａｋｎｓｏｔｉｅｙｉｖｒｅｗａｅｅｒｎｆｒｔｎｆｎｌｔｏｎｈｅｔｒｇｏｄｔｔｔｒｒｉｇｗａｂａｎｄｂｎｅｓｖｌｔｔａｓｏｍａｉｉａｌｏｙ．Ｔｈｘｅｉｎｓｓｏｄｔａｈｒｐｓｄａｇｒｔｍｏｌｆｅｔｅｙｒｓｓｈｔａｋｏｏｓ，ｒｍｏｉｇｅｅｐｒｍｅｔｈｗｅｈｔｔｅｐｏｏｅｌｏｉｈｃｕｄｅｆｃｉｌｅｉｔｔｅａｔｃｆｎｉｅｖｅｖｎ

矢量地图数字水印研究综述

万方数据万方数据万方数据零水印算法的特点在于：１．保持地图的完整性，使地图精度无任何损失；２．抗矢量数据压缩能力突出，地图的使用无法脱离关键信息，而零水印是通过提取地图的关键特征形成的，与地图联系较为紧密；３．易受到解释攻击，对于零水印的多版权申明攻击，抵抗能力较弱。

目前，有关矢量地图零水印的研究内容较少，但从面向应用的角度来看，对于零水印的第三方版权认证模式的研究也可能会成为未来的研究热点。

２．４多重水印算法在鲁棒性方面，单一水印具有较明显的靶向性，易被攻击者掌握或破坏。

多重水印克服了单一数字水印的不足，算法将多个水印标识嵌入到载体中，并且每个水印标志都有不同的特征维度，从不同方面为矢量地图提供版权支持。

多重数字水印技术可用来解决矢量地图在销售及流通领域的认证问题。

多水印标识提高了水印的鲁棒性和安全性。

关于矢量地图多重水印的文献目前较少，多重水印大致分为两类：静态水印及动态水印。

静态水印是指在嵌入前，将水印标识制作完成。

静态水印包括独立、组合两种嵌入方式。

独立静态水印是指根据载体特征信息，将多种数字水印标识彼此独立地嵌入。

由于水印容量和载体承载水印信息能力无法预知，因此超负荷嵌入操作会导致水印的互攻击情况发生。

为保证独立水印的不可见性和鲁棒性、多水印标识的嵌入顺序是该类算法的研究重点。

组合静态水印通常是在水印信息嵌入前，利用空域或频域水印算法，将多种水印标识复合生成为单一的水印标识，将该水印标识嵌入载体中。

从某种意义上，该类方法可以理解为对单一水印的鲁棒性及不可见性的强化。

动态水印是在水印嵌入过程中，结合载体实际情况将多种水印标识嵌入矢量地图。

该类水印更具有实时性，能够根据捕获到的载体特征信息，随时调整水印容量及嵌入强度。

对于多重水印来说，由于水印标识的嵌入和提取操作互不相关，如何保证后嵌人水印标识不对已嵌入水印造成损坏或失效是其研究难点。

同时，解释攻击（或称ＩＢＭ攻击）［２５］将是多重水印算法的瓶颈。

基于矢量地图的数字水印算法分析

（１）水印信息的最大嵌入量；
具有一定的鲁棒性。实验结果表明，该算法能够有效地抵抗
（２）含水印产品的视觉质量；
噪声攻击、数据压缩、删点等操作。一种抗压缩的矢量地图水
（３）水印系统的算法复杂度。
印算法，该算法采用改进的道格拉斯一普克算法来压缩那些
数字水印技术是通过一定的算法，将一些标志性信息直
变换域数字水印算法主要是通过提取矢量地图中图元顶逆水印技术是解决这一问题的有效手段。该算法的主要缺陷
点坐标，形成一组坐标序列，然后对其进行做相关变换得到相是嵌入的水印对地图图元造成的扰动过大。该算法的缺陷是
应的变换系数，最后把水印信息嵌入到变换系数中。变换域地图顶点的扰动方向没有考虑原始地图的形状特征，因此在
入，由于水印各比特信息的嵌入间是独立进行的，因此该算法印信息的方法。ＤＦＴ是线性系统分析的有力工具，在数字水
对一些常见的简单攻击的鲁棒性较差，可作为一种脆弱的水印技术中也受到高度重视。ＤＦＴ方法的优点在于可以把信号
印算法；该水印算法充分利用了最低有效位方法的特性，对一分解为幅值信息和相位信息，具有丰富的细节信息，但是ＤＦＴ
些简单的几何攻击具有一定的鲁棒性；这是一种基于四叉树方法在水印算法中的抗压缩的能力还比较差。目前基于ＤＦＴ
划分的矢量地图空域数字水印算法。该算法把地图划分为矩的水印算法也相对较少。
形网格，保证任意矩形网格所包含顶点数相等，并在不同网格

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地理空间矢量数据数字水印算法研究
地理空间矢量数据数字水印算法研究
摘要：随着地理信息系统（GIS）在各个领域的广泛应用，地理空间矢量数据的安全性和可靠性日益受到关注。

数字水印技术作为一种信息隐藏技术，能够在不改变地理空间矢量数据的原始内容的基础上，向其添加一些不可察觉的标记信息，从而起到保护数据安全和防伪的作用。

本文研究了地理空间矢量数据数字水印算法，重点探讨了其原理、应用和性能等方面的内容。

关键词：地理空间矢量数据、数字水印、算法、安全性、防伪
一、引言
地理空间数据是指以地理位置为基础，采用矢量方式表述的各种地理信息，包括地图、遥感影像、属性数据等。

随着地理信息系统技术的发展和应用的广泛推广，地理空间数据的安全性和可靠性成为一个重要的问题。

传统的安全措施如加密和签名等方式无法满足地理空间数据的保护需求。

数字水印技术作为一种信息隐藏技术，逐渐应用于地理空间数据的保护中。

二、数字水印技术概述
数字水印技术是在原始数据中嵌入一些不可察觉的标记信息，通过对嵌入水印的数据进行验证来保证其安全性和可靠性。

数字水印技术可以分为可见水印和不可见水印两种类型。

可见水印是指直接嵌入在数据中的可见标记，不可见水印则是在数据中嵌入一些不可察觉的标记信息。

数字水印技术可以应用于图片、音频、视频等多种媒体数据，在地理空间数据中也有重要应用价值。

三、地理空间矢量数据数字水印算法原理
地理空间矢量数据的数字水印算法主要包括嵌入和提取两个过程。

嵌入过程将水印信息添加到原始数据中，提取过程则是从带水印的数据中提取出水印信息。

嵌入过程的基本原理是将水印信息转换为二进制编码，并将其嵌入到地理空间矢量数据的像素点中。

常用的嵌入算法有替换法、扩频法和加密法等。

替换法是将像素点的部分信息替换成水印信息；扩频法是通过改变像素点的亮度、颜色等属性来嵌入水印信息；加密法是将水印信息与像素点的属性进行复合运算来实现嵌入过程。

提取过程主要是从带水印的地理空间矢量数据中提取出水印信息。

提取过程中需要经过去噪、解密和识别等步骤。

通过对提取出的水印信息进行验证和解码，来判断其是否被篡改并还原原始水印信息。

四、地理空间矢量数据数字水印算法应用
地理空间矢量数据数字水印算法在地理信息安全和防伪方面有广泛的应用。

1. 数据安全：地理空间矢量数据在传输和存储过程中容易受到恶意篡改和非法获取的威胁。

数字水印技术能够在数据中添加一些不可察觉的标记信息，使恶意篡改行为被发现并还原原始数据，保障数据的安全性。

2. 数据防伪：数字水印技术能够在地理空间矢量数据中添加一些不可见的标记信息，使数据具有唯一性和可追溯性，有效防止数据被盗用和仿制。

五、地理空间矢量数据数字水印算法性能评价
地理空间矢量数据数字水印算法的性能评价包括安全性、鲁棒性和容量等指标。

1. 安全性：算法的安全性评价主要考察水印信息的隐蔽性和抗攻击性。

水印信息应嵌入到数据中难以察觉，并且在正常使用过程中不影响数据的完整性和质量。

同时，水印信息应具有一定的抗攻击性，能够抵御常见的攻击手段如旋转、缩放和重采样等。

2. 鲁棒性：算法的鲁棒性评价主要考察水印信息在数据经过各种处理过程后的保持程度。

数据可能经过压缩、滤波、几何处理等多种操作，鲁棒性高的算法不会因这些处理而影响水印信息的提取和还原。

3. 容量：算法的容量评价主要考察水印信息的嵌入量。

水印容量大则能嵌入更多的信息，但同时会对数据的质量和存储空间造成一定的影响。

六、结论
地理空间矢量数据数字水印算法是一种保护地理信息安全和防伪的重要技术手段。

本文对该算法的原理、应用和性能进行了研究，总结出了其在数据安全和防伪方面的重要作用。

但是目前数字水印算法仍面临一些挑战，如算法的安全性和鲁棒性需要进一步提高。

未来的研究方向包括对算法的改进和优化，以及与其他地理信息安全技术的结合等。

相信随着算法的不断发展和优化，地理空间矢量数据的安全性和可靠性将得到更有效的保障
综上所述，地理空间矢量数据数字水印算法在保护地理信息安全和防伪方面具有重要作用。

该算法的安全性评价主要考察水印信息的隐蔽性和抗攻击性，鲁棒性评价主要考察水印信息在数据经过各种处理过程后的保持程度，容量评价主要考察水印信息的嵌入量。

然而，目前数字水印算法仍面临安全性和
鲁棒性的提高挑战。

未来的研究方向应包括对算法的改进和优化，以及与其他地理信息安全技术的结合。

相信随着算法的不断发展和优化，地理空间矢量数据的安全性和可靠性将得到更有效的保障。