以夹角调制的矢量地图可逆水印算法

传统水印嵌入方法往往导致原始载体数据质量的下降,而可逆水印技术由于能完整恢复原始载体数据,因此,在精度要求较高的矢量地图版权保护应用中具有较高的适用性。目前,栅格图像的可逆水印算法研究较为成熟,而在矢量地图领域则主要借鉴栅格图像的相关方法,由于没有充分利用矢量数据的组织特性,因此鲁棒性不强。针对上述问题,本文以矢量地图坐标点之间的基本空间关系在常规地图操作前后的不变性,提出一种鲁棒的矢量地图可逆水印算法。算法首先利用道格拉斯—普克方法将要素点分为特征点与非特征点两类,在此基础上计算每个非特征点与其相邻前后特征点连线所构成的夹角。在水印嵌入时,利用该夹角来映射水印比特位,并通过调整非特征点坐标来对该夹角进行调制以实现水印信息的嵌入。实验表明该算法所生成的水印具有一般可逆水印的不可感知性与可逆性,同时,对旋转、平移、要素排序、裁剪、压缩、简化等攻击也具有较好的鲁棒性。     

GIS矢量数据的自适应水印研究

针对GIS矢量数据水印技术的应用现状和需求,本文根据GIS矢量数据要素类型、存储格式、冗余起始位等方面的多样性及基于行政(自然)区划分块的应用特点,提出双重嵌入的自适应水印算法:点图层基于行政(自然)区划分块自适应嵌入、提取水印;线、面图层按顶点顺序自适应嵌入、提取水印。另外,由于GIS矢量数据点图层数据存储"无序"的特点,决定了数据受调序攻击时水印标记易被破坏,而数据精度并不会遭受任何影响,因此,对点图层,需基于空间关系与位置进行数据排序预处理,从而实现水印的有序嵌入与提取。最后,本文从差异性定义出发,通过空间分析操作,判断面向GIS矢量数据水印系统的不可感知性。实验表明双重嵌入的自适应水印算法具有较好的不可感知性和鲁棒性。     

抗投影变换的矢量地理数据水印算法

在矢量地理数据水印算法研究中,以往研究较多考虑增删点、裁剪、平移、旋转等攻击方式,而对抗投影变换的攻击方式研究较少。由于投影变换在GIS中具有重要意义,故本文提出了一种抗投影变换的矢量地理数据水印算法。水印嵌入前,对待嵌矢量地理数据利用道格拉斯算法进行压缩,使用四叉树分块选取特征点,提取并保存特征点及其属性信息;水印嵌入采用坐标映射和量化机制以增强水印算法的鲁棒性;检测水印时,将待检测数据与原始特征点进行属性信息匹配,匹配成功的同名点采用二元三次多项式进行最小二乘法拟合,根据拟合的多项式系数对待检测数据进行投影变换,最终实现水印信息的提取。实验结果表明,本方法能抵抗投影变换攻击、增删点、几何变换以及它们的复合攻击,具有较好的可行性和实用性。     

倾斜摄影三维模型数字水印算法

倾斜摄影三维模型作为一种地理数据,其数据安全问题不容忽视,数字水印技术可以为其版权保护提供有效的解决方案。本文基于倾斜摄影三维模型数据特征,根据其垂直方向上的稳定性,提出了一种基于距离映射机制的三维点云数据盲水印算法。首先,提取倾斜摄影三维模型中的点云并对其按照高度值排序;其次,将点云间相邻点的高度差作为信息载体,利用映射思想建立水印信息与水印嵌入位置的对应;最后,通过修改坐标值的奇偶性完成水印信息的嵌入。检测水印时通过顶点提取、排序、水平距离与水印位的映射和统计相邻点水印嵌入位置的奇偶性实现水印信息的提取。实验表明,该算法具有良好的不可感知性,并对平移、裁剪和旋转等常见攻击具有较强的鲁棒性。     

基于归一化的矢量空间数据盲水印算法

对于鲁棒矢量空间数据水印技术而言,几何变换攻击是难以对付的一种攻击。现有的抗几何变换攻击算法难以抵抗顶点攻击,因此,借用数据归一化的思想,本文提出了一种归一化的矢量空间数据盲水印算法。该算法在嵌入水印前将空间数据的坐标值进行归一化处理,以实现对平移和缩放的不变性,并通过修改顶点坐标数据的归一化值来嵌入水印。水印被多次嵌入,实现了水印的盲提取。实验结果表明,该方法对平移、缩放、増删点、裁剪、压缩、要素排序、数据格式转换等攻击具有较好的鲁棒性,同时能控制水印嵌入引起空间数据误差的大小。     

涉密矢量数字地图中敏感要素几何信息量的测度方法

涉密矢量数字地图中敏感要素几何信息的定量测度,是实现定量化密级评定的基础和前提。如何进行敏感要素几何信息量的计算,目前尚缺乏相关研究。在现有地图信息论研究成果的基础上,论文主要开展了3方面的研究工作：首先,从地理对象的敏感性入手,探讨了地图要素敏感性的定义与要素集合的敏感性表征指标;然后,基于任意发生元的Voronoi构建方法,实现了对点要素集、线要素集、部分覆盖面要素集及综合要素集的信息单元自动化剖分;最后,基于长度系数、面积系数和角度系数,提出了线、面要素图形复杂度的计算方法,并在此基础上形成了涉密矢量数字地图中敏感几何信息量的测度方法。实验表明,该方法的计算结果遵循了信息量的非负性、连续性、可加性等特点,较为合理地反映了相关因素（地图比例尺、要素空间分布、要素图形复杂度、要素敏感系数等）对计算结果的影响。相关成果将支持矢量数字地图的定量化密级评定,并有助于完善地理信息安全监管的理论和方法体系。     

应用泰森多边形的矢量地理数据零水印算法

传统嵌入式水印算法会对原始数据的精度造成影响,为满足高精度矢量地理数据版权保护需求,本文提出了一种应用泰森多边形的矢量地理数据零水印算法。首先,对矢量地理数据进行归一化预处理,采用Douglas-Peucker算法提取矢量地理数据的特征点,并构建特征点的泰森多边形;然后,根据每个泰森多边形与相邻多边形周长的大小关系,确定其特征位为1或0,运用泰森多边形周长与原始水印之间的哈希映射值,确定该特征位在序列中的位置,特征序列中每一位可能会有多个不同的特征位对应,利用投票原则确定该位置的最终值;最后,将特征序列与置乱后的水印图像序列进行异或运算,生成零水印。研究表明,该算法能够抵抗平移、缩放、旋转、裁剪和简化等常见攻击手段,具有较强的鲁棒性。这可为高精度矢量地理数据版权保护提供技术参考。     

一种点约束分块的矢量地理数据精确认证算法

脆弱水印可以实现对数据内容真实性的认证,并对发生变化的位置进行定位,鉴此,本文提出了一种点约束分块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,按照点约束的方法对矢量地理数据进行分块,并将每块的数据点进行空间位置关系的“之字形”排序,建立数据点之间的位置关系;然后,将相邻点生成的脆弱水印信息嵌入到当前点。在内容精确认证时,比较原始的水印信息与提取的水印信息,判断二者是否相同来鉴别数据是否更新。将本文算法与均匀分块的方法进行了对比实验,结果表明,本文提出的认证算法能实现在数据更新时的精确认证,并可实现要素删除的精确认证,在检测数据变化时可对修改位置进行定位与标记。     

海陆岸线多尺度矢量数据获取方法及其尺度效应评估

地理空间数据的多尺度表征是制图学的基石,是支撑地理数据多尺度建模分析的前提。通过对从遥感影像获取的一定尺度的地理要素矢量数据进行选择、化简、聚合或其他处理,以获取多尺度矢量数据,但多种综合处理模型和方法会导致多尺度矢量数据存在着不同程度的信息损失。本文基于地理信息系统（ArcGIS 10.6）的矢量数据制图综合功能模块,通过整合多种内嵌的自动算法和模型,结合人机协同的辅助处理方法,构建了一套系统的海陆岸线空间尺度上推方法体系,并将其应用于南美洲大陆海陆岸线矢量数据从m级空间尺度上推到30 m、250 m和1 km。基于分形理论,首次提出线矢量数据复杂度指数概念,用以表征海陆岸线地理要素特征和对比其信息精细化程度。在此基础上,对获取的30 m、250 m和1 km海陆岸线矢量数据进行信息损失评估,结果显示制图综合引起陆地和水域空间属性的改变,不同尺度表征的地理要素信息精细度存在显著差异：相比m级基础数据,30 m、250 m和1 km海陆岸线矢量数据陆地图斑数量损失分别为32.07%、90.46%和98.61%,岛屿线矢量长度信息损失分别为6.32%、49.26%和75.47%;南美洲大陆海岸线矢量数据信息精细度分别降低1.97%、25.33%和45.39%。本文构建的计算机自动综合模型和人工处理相结合的海陆岸线矢量数据空间尺度上推方法,可以实现海陆岸线矢量数据空间尺度上推获取不同尺度的线矢量数据,并描述了不同空间尺度矢量数据的信息损失状况。     

基于地理国情数据的基础地理信息增量更新方法研究

地理国情普查和监测为基础地理信息的及时更新提供了持续、可靠的参考数据。本文针对地理国情普查监测成果应用和基础地理信息数据更新的实际需求,从数据转换、要素匹配、变化识别和增量更新等方面设计了基于地理国情数据的基础地理信息数据更新技术框架。针对要素相似性匹配和变化识别难题,从距离、面积和形状相似性等方面设计了面向几何要素匹配与变化识别的系列指标、算法和知识规则。研究成果在山东莱芜某地进行了应用。实验结果表明,本文设计的方法对变化要素的识别精度达96.6%,极大地提高了基础地理信息更新的工作效率。研究成果不仅为基础地理信息增量式更新提供了技术支撑,同时也将提高地理国情数据成果的应用价值。     

结合ASIFT和归一化的抗仿射变换遥感影像盲水印算法

针对遥感影像使用过程中,含水印影像经过仿射变换后水印与影像的同步性被破坏,导致水印无法正常检测的问题,本文提出了一种适用于遥感影像的抗仿射变换盲水印算法。首先通过ASIFT算法提取影像具有仿射不变性的特征点,根据特征尺度的大小与特征点间的欧式距离筛选适量特征点,构造对应的正方形特征区域;然后通过计算特征区域的仿射不变矩得出归一化变换函数的参数,对特征区域进行归一化处理,并以归一化特征区域的不变质心为中心提取子区域作为水印嵌入区域,对该区域进行二级离散小波变换,得到水印嵌入区域的低频信息;运用量化嵌入规则将水印嵌入到低频信息中,依次进行低频信息逆小波变换,水印嵌入前后特征区域差值图像反归一化,最后将反归一化差值图像叠加在原始影像特征区域上,完成水印的嵌入。实验选用了3000像素×3000像素的高分二号遥感影像作为载体影像,含版权信息的二值图像作为水印,实验表明：含水印的遥感影像经过旋转、平移、缩放在内的仿射变换后,仍能准确提取水印信息;算法可有效抵抗加噪、滤波、裁剪等常规水印攻击,攻击后影像提取的水印与原水印相关系数均高于0.9;水印具有良好不可感知性;在水印提取时无需原始遥感影像,属于盲水印算法。     

新形势下测绘保密工作的思考

在《中华人民共和国测绘成果管理规定》及其相关的管理规定中 ,对基础测绘成果保密等级的划分、调整和解密都作了详细的规定。但是在新形势下 ,现行保密法规的对象发生了变化 ,传统的保密管理方式已不适用 ,因此 ,应在保守国家核心机密的前提下 ,重新审定各种地理信息产品的密级 ,最大限度地扩大流通服务范围 ,使地理信息能更多更好地为国民经济建设服务     

基于词嵌入的地理知识库实体类别对齐方法研究

地理知识库是地理实体及其相互间关系的集合,对于智能搜索、问答、推荐等知识服务有重要的支撑作用。然而,已有的地理知识库由于来源、形式、构建者等的不同,在实体地名、空间位置、类别等方面存在“同义异形”和“同形异义”的语义异构现象,影响了地理知识库间的知识融合与共享。语义对齐是解决语义异构的一种有效方法,其中实体类别对齐是语义对齐的基础,对于提高实体地名和空间位置的对齐精度具有重要作用。现有的实体类别对齐方法主要采用传统的字符相似度和结构相似度等来度量类别的相似度,无法捕捉实体类别深层次的语义相关性,从而影响了类别对齐的精确性。因此,本文提出了一种基于词嵌入的地理实体类别对齐方法,采用词嵌入模型从语料中学习实体类别的语义信息,并通过词向量来表达,以此弥补现有方法存在的缺失,进而提升实体对齐精度。进一步地,通过通用语料与地理信息语料的融合,本文实现了词嵌入模型所用语料在地理语义方面的增强,从而更精准地度量地理实体类别间的相关性。不同地理知识库实体类别对齐的实验表明,本文提出的方法能够有效捕捉地理实体类别的深层次语义信息,其实体类别对齐的调和平均值（Fl）可达0.9568,有效提高了实体类别的对齐精度。     

平均误差控制下的频率域矢量数据压缩方法

矢量数据压缩对于受网络带宽限制的WebGIS有着重要意义,其可减少数据存储空间,提高网络传输与处理效率。传统的矢量数据压缩方法主要从空间关系的角度出发,根据原始矢量数据点之间的距离、角度等指标,判断如何对矢量线要素或面要素进行化简,略去冗余的端点。而本文则利用已在图像压缩领域被广泛应用的变换编码的频率域压缩技术,利用能实现能量保持的离散余弦变换和特殊的量化方法,以及无损熵编码,对矢量数据实现了能控制压缩后平均误差的有损压缩。该方法无需事先根据不同的误差限值设计量化表,且能处理指定过大平均误差限值时所出现的问题,有很强的适应能力。最后,使用C#实现了该方法,并验证了方法的可靠性,完成了方法的性能测试。实验结果表明,本文提出的矢量数据压缩方法能获得较大的压缩比,且能较好地保持原始矢量数据所具有的地理形态结构特征。     

空间数据文件的实时版权保护

地理空间数据是国家重要的战略性信息资源,是经济、国防建设和社会发展的基础数据,因此,其版权保护问题至关重要.面向空间数据文件的版权保护的需求,本文在利用传统版权标记技术,特别是数字水印技术进行文件认证的基础上,通过文件系统过滤驱动技术及加密技术,实现了数据文件的动态加解密和版权标记的实时检测功能,形成了空间数据文件的实时版权保护方案.该方案有效弥补了目前版权标记技术仅用于认证的不足,可进一步实现对空间数据文件的内容保密、实时版权标记检测与访问控制,客观上降低了对版权标记嵌入容量及嵌入算法鲁棒性的要求.     

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