基于同步函数的栅格地理数据变换域盲水印算法

提出一种适合于栅格地理数据版权保护的变换域盲水印算法。在分析栅格地理数据及其水印特征的基础上,引入数学映射思想,依据分块数据经傅立叶变换后的首个系数构建数据-水印同步函数,在水印信息与分块数据之间建立起稳健的具有双向定位性质的对应关系;采用量化思想设计水印嵌入规则,并在同步函数的指导下,将对应的水印信息嵌入分块数据中频分量系数的相位和幅值,在水印嵌入过程中建立了水印误差控制机制,以满足栅格地理数据精度要求。实验结果表明,所提出的算法既具有较好的不可感知性,又能有效保证栅格地理数据质量,尤为重要的是,算法对常规攻击、几何攻击及一定程度的复合攻击等具有好的鲁棒性,适用于栅格地理数据的版权保护。     

基于防重复嵌入双水印的DEM完整性认证算法

针对脆弱水印无法证明自身存在性的问题以及为防止通过先篡改再嵌入水印的篡改抵赖行为,提出一种基于防重复嵌入双水印的DEM完整性认证算法。该算法在水印嵌入前加入鲁棒水印预检测机制,若检测到数据含有鲁棒水印则无法继续对数据进行任何水印嵌入操作;若无,则根据DEM数据特征将载体数据划分为特征区域和非特征区域两部分。其中,特征区域用于嵌入鲁棒水印,由该部分数据生成的脆弱水印嵌入至数据的非特征区域。在水印检测时,首先检测鲁棒水印的存在性,若无则直接判断水印被破坏,说明数据不完整,若存在则继续检测脆弱水印的完整性,根据脆弱水印的检测结果进一步判断数据的完整性。实验结果表明,该算法能够有效防止水印的重复嵌入,同时完整性认证准确性良好。     

一种不依赖主键的地理数据库水印算法

根据数字水印技术,结合地理数据库中数据的坐标属性和特点,分析了传统数据库水印算法存在的主键依赖和嵌入不均匀等问题,提出了一种不依赖主键的地理数据库水印算法,通过对地理数据进行可嵌位的分离和映射,建立双重定位机制,实现了水印信息的同步,并引入校验方法增强水印算法的鲁棒性。实验结果表明,该算法能够较好地抵抗数据库的常用攻击方式,具有较强的可行性和实用价值。     

一种抗要素删除的矢量地理数据精确认证算法

脆弱水印是数字水印技术的一个重要分支,可以实现对数据内容真实性的认证,并能准确检测到数据的篡改位置、篡改量甚至篡改类型,是解决矢量地理数据完整性认证难题的有力手段。基于脆弱水印技术,该文提出了一种抗要素删除的矢量地理数据精确认证算法。在认证内容嵌入过程中,首先按照"Zig-Zag"排序方式建立矢量地理数据的空间位置关系;然后,提取坐标值精度位前的数值生成脆弱水印信息;最后,根据量化的思想将水印信息嵌入到排序后的相邻数据点上。在认证时,将提取到的水印信息与生成的水印信息进行对比,根据二者是否一致来鉴别数据是否发生更新。实验结果表明,该文提出的认证算法可实现数据更新时的精确认证,对各种篡改包括要素删除、增加、平移等能够精确定位与标记。     

DEM结构特征对坡度坡向的影响分析

数字高程模型已严格定义为按规则格网阵列记录的地形高程数据,其固有的结构特征(如格网分辨率、格网方向、高程数据准确度等)直接影响DEM对地形表达和坡度、坡向的计算精度。该文通过理论和数据独立的DEM实验分析方法,研究了DEM结构特征对坡度、坡向的影响,得出如下结论:1)高分辨率的DEM并不一定能给出高精度的坡度、坡向计算结果;2)可通过g=bm/ms×180/π×cos2S来选择合适的DEM分辨率;3)三阶不带权差分算法的坡度、坡向计算结果对DEM方向有较强的依赖性。     

基于DEM分形特征的坡度尺度变换模型

利用DEM提取坡度具有明显的尺度依赖性,探求DEM在不同尺度下表现出的规律关系,建立多尺度变换模型,以实现不同尺度间的转换是地形分析研究的热点和难点。本文阐释了DEM表面与地表粗糙度分形维数值的地学意义及内在关系,并利用分形对象的自相似性原理,建立了一种基于DEM分形特征的坡度尺度变换模型。选取四川丘陵地区某小流域为研究区,进行坡度尺度变换实验和误差分析,结果表明该模型能有效实现坡度尺度变换:在非平坦地区(坡度1°)一般重采样方法变换得到的坡度误差为该方法的1.86倍;从信息熵理论分析,经该方法转换后的坡度信息得到了显著恢复。对于无1︰1万及以上精度地形数据的西南山区,利用该方法获取高精度坡度数据具有重要的理论价值和现实意义。     

基于NSCT与改进SIFT特征点的GF-2影像水印算法

现有基于SIFT特征点的水印算法因特征区域重叠导致算法鲁棒性较差,不能满足GF-2影像版权保护的需求。该文采用Mean Shift对SIFT特征点进行优化和改进,提出一种基于NSCT与改进SIFT特征点的GF-2影像数字水印算法。首先,提取GF-2影像的SIFT特征点,采用Mean Shift对其进行聚类处理,将所有聚类中心作为影像的关键点,并计算关键点的平均SIFT描述符,以保证所生成的影像关键点具有与SIFT特征点相同的特征属性;其次,根据关键点构建影像的特征区域,并对其进行几何归一化处理;最后,对特征区域进行NSCT分解,选择低频子带进行奇异值分解,根据加性规则将水印信息的奇异值嵌入低频子带的奇异值中,并通过相应的逆变换得到含水印影像。与其他算法对比验证结果表明,该算法既具有良好的不可见性,又对常规攻击以及旋转、裁剪、缩放等几何攻击具有较好的鲁棒性,且能有效减轻特征区域的重叠现象,适用于GF-2影像的版权保护。     

土地利用调查中图斑平均坡度的获取方法

图斑的平均坡度是新一轮土地利用更新调查中确定土地利用是否合理的重要参 数,但常用的图斑平均坡度获取方法均存在不同程度的不足.探讨图斑平均坡度的算法原 理,以浙江省某县的地形图数据与土地利用更新调查数据为基准数据,提出由TIN内插成DEM ,在此基础上利用ArcGIS得出各土地利用图斑的平均坡度.经验证,该方法的相对误差在4% 以内,平均相对误差为2.2%,精度符合应用要求.     

基于DEM的地形单元多样性指数及其算法

在阐述地形信息表达研究进展的基础上,提出基于DEM地形单元多样性指数的概念和算法。地形单元多样性指数综合了高程、坡度、坡位、坡向、汇流量和水域信息等要素。其算法集成地形位置指数和地形湿度指数算法,采用图层叠加分析,设定分类、分级指标,进行重分类组合,划分地形单元类型,利用窗口分析法计算地形单元多样性指数。以四川省为试验区,利用精度为100 m的DEM数据和水域分布数据进行模拟计算,地形单元划分为13种典型类型,统计窗口半径设为900 m,计算出的多样性指数值小于0.5的区域仅占总面积的11%,大于0.75的区域达57%,符合实验区地形特征,并对算法进行了可行性分析和验证。结果表明,该算法提取的地形单元多样性指数可以有效反映地表形态的多样性特征及其变化。该研究结果为进一步探讨基于DEM地表形态信息的概念体系,以及从微观到宏观的地形信息空间分析研究创造了条件。     

基于QR码和量化DCT的遥感影像数字水印算法

利用快速响应矩阵码(QR Code)生成原理和强自纠错特性的技术优势,提出了一种基于QR码和量化DCT的遥感影像数字水印算法。首先,将原始水印信息生成QR码并对其进行预处理,保存QR码的数据编码和纠错编码,同时将数据编码和特征水印结合生成待嵌入的水印信息;然后对载体遥感影像进行8×8分块DCT,根据量化规则将水印信息嵌入到载体遥感影像DCT域的直流系数中;最后,对所提算法进行验证。实验结果表明,该算法不仅降低了嵌入数据量,而且能够抵抗裁剪、压缩、噪声、滤波等常规攻击以及复合攻击,具有较强的鲁棒性和实用性。     

起伏地形下黄河流域太阳直接辐射分布式模拟

基于数字高程模型(DEM)数据和气象站观测资料建立了起伏地形下太阳直接辐射分布式计算模型,模型充分考虑了地形因子(坡向、坡度、地形相互遮蔽)对起伏地形下太阳直接辐射空间分布的影响;以1km×1km分辨率的DEM数据作为地形的综合反映,计算了起伏地形下黄河流域1km×1km分辨率太阳直接辐射的空间分布;深入分析了起伏地形下太阳直接辐射受地理、地形因子影响的变化规律。结果表明:受地形起伏和坡向、坡度等局地地形因子的影响,山区年太阳直接辐射量的空间差异比较明显,向阳山坡(偏南坡)的年直接辐射量明显高于背阴山坡(偏北坡)     

大尺度分布式水文模型数字流域 提取方法研究

构建大尺度分布式水文模型是当前大气水文模型耦合研究的一项重要内容。本文介绍一 种根据1km DEM 生成更大网格尺度DEM 数据, 同时可以保持流域河网信息并减缓高程、坡度 等地貌参数信息量衰减速度的有效方法———ZB算法。利用该方法和常规的网格平均法生成黄河 唐乃亥以上流域的5km、10km、15km 和20km 两套DEM 数据, 分别提取高程、坡度、地形指数、河 网密度、主河道长度、流域面积等流域特征参数, 并与1km DEM 提取的上述参数进行比较, 对两 种方法作出评价。结果显示, 随着网格尺度的增大, ZB 算法获得的DEM 数据可以保持河网的连 续性, 提取出合理的流域范围, 减缓地形信息量的衰减速度。该方法满足构建大尺度分布式水文 模型提取数字流域的需要。     

起伏地形下黄河流域太阳直接辐射分布式模拟

1 Introduction Directsolarradiation (DSR)isthe key com ponentofthe globalradiation reaching the Earth.For the influence of terrain factors,calculation of DSR quantity of rugged terrain is considerably com plex (Oliphantetal.,2003). The solarradiation quan…     

起伏地形下黄河流域太阳直接辐射分布式模式

基于数字高程模型(DEM)数据和气象站观测资料建立了起伏地形下太阳直接辐射分布式计算模型,模型充分考虑了地形因子(坡向、坡度、地形相互遮蔽)对起伏地形下太阳直接辐射空间分布的影响;以1km×1km分辨率的DEM数据作为地形的综合反映,计算了起伏地形下黄河流域1km×1km分辨率太阳直接辐射的空间分布;深入分析了起伏地形下太阳直接辐射受地理、地形因子影响的变化规律.结果表明受地形起伏和坡向、坡度等局地地形因子的影响,山区年太阳直接辐射量的空间差异比较明显,向阳山坡(偏南坡)的年直接辐射量明显高于背阴山坡(偏北坡).     

地形信息对确定DEM适宜分辨率的影响

分辨率会直接影响基于栅格数字高程模型（DEM）的数字地形分析结果,因此在实际应用中,需要选择适宜的DEM分辨率。目前采取的基本方法,基于某种地形信息定量刻画尺度效应曲线,从而确定DEM适宜分辨率,但对于采用不同地形信息时所产生的影响尚缺乏研究。本文针对该方法中通常采用的坡度、剖面曲率、水平曲率等3 种地形信息,每种地形信息提取时,分别使用两种不同的常用算法,在3 个不同地形特征的研究区中,逐一计算其在不同分辨率下的局部方差均值,以刻画尺度效应曲线,确定相应的DEM适宜分辨率,并进行对比分析。结果表明：① 采用剖面曲率或水平曲率所得适宜分辨率结果基本相同,但采用坡度所得出的适宜分辨率结果则有明显差别,后者所得的适宜分辨率更粗;② 采用不同地形信息时,越是在平缓地形为主的研究区,所得的适宜分辨率结果越相近,在复合地形特征的研究区所得到的适宜分辨率区间均明显较宽;③ 地形属性计算时所用的算法对适宜分辨率结果的影响不明显。     

基于小波分析的土壤速效K含量高光谱反演

选取新疆奇台县的134个土壤样本,利用土壤反射率对数的一阶导数光谱分别对4 种小波函数进行多层离散分解,采用PLSR方法分别建立了土壤速效钾含量的反演模型,并对其精度值进行检验。结果表明：小波分解获得的各层低频系数以1～3层较高,而其余各层则较低。所有函数分解的6层中,均以第2层低频系数建模的精度最高,随着分解层数（>2层）的增加,其精度值和显著性明显降低。相同尺度下,采用4种小波函数的低频系数构建的反演模型的精度差异较小,而Bior1.3为最优函数;基于Bior 1.3分解的ca2低频系数建模的R²达0.964,RMSE仅为8.19 mg·kg^-1,且为极显著水平,为最佳反演模型,经样本检验后发现,此模型可用以快速、准确估算土壤高光谱速效钾含量。     

我国数字高程模型与数字地形分析研究进展

数字高程模型是最重要的国家基础地理信息数据,基于GIS的数字地形分析的理论、方法与应用,是当今地理学、地貌学界,特别是地理信息科学研究的热点问题。本文从DEM的数据模型、数字地形分析的不确定性、分析方法、尺度效应、高性能计算方法以及地学应用等方面,对我国学者在该领域的研究情况,特别是研究成果进行较全面的梳理与分析。综述显示,我国具有一批从事数字高程模型与数字地形分析的高水平研究力量,研究方向紧跟国际前沿,并取得了丰硕的成果,部分研究内容具有显著创新,年轻一代科学家正加速成长。在黄土高原、青藏高原的区域数字地形分析方面更彰显我国科学家的优势与特色,在国际学术界产生了重要的影响。     

DEM采样间隔对地形描述精度的影响研究

数字高程模型(DEM)的精度包括采样点数据精度和地形描述精度两方面,前人对DEM精度的研究多集中在DEM采样点精度,而忽视了地形描述精度。该文提出基于窗口曲面拟合计算拟合曲面系列参数与"实际地形"曲面参数的标准差来衡量地形描述精度的方法,研究发现DEM地形描述精度随采样间隔的增大呈降低趋势;并利用坡度频率曲线和坡度累计频率曲线研究对DEM精度敏感的坡度因子与DEM采样间隔的关系,认为随DEM采样间隔增大,坡度衰减(变缓)的速率加快。     

基于DEM的任意方向坡度计算方法

坡度是数字地形分析中重要的地形因子,在水文分析、土壤侵蚀模拟、地貌类型划分等地学分析及工程上均有广泛的应用。由于地形的各向异性,坡度在各个方向上并不相同。目前,基于DEM所提取的坡度,均是位于最陡方向上的坡度,而任意给定方向坡度计算是地学分析和工程应用中较为常见的问题。在对目前DEM坡度提取算法研究的基础上,通过数学分析,给出了格网DEM上任意方向格网点的坡度计算模型和计算流程,并给出了相应的计算实例,从而将坡度计算模型从特定方向推向任意方向,使DEM坡度计算更具普适性。     

规则格网DEM坡度坡向算法的比较分析

DEM的主要用途之一就是提取坡度和坡向。目前基于格网DEM的坡度坡向算法比较多,正确分析和评价现有算法是当前较为关心的问题。通过对格网DEM的算法进行了简要的归纳,然后对坡度坡向算法进行了理论分析。并通过实验对相关的结论进行了验证。本研究澄清了目前有关DEM坡度坡向算法中存在的一些问题,对实际应用有一定的指导意义。