基于最邻近指数的gis矢量数据版权认证方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于地理信息安全领域，具体涉及一种GIS矢量数据分块后，根据各分块 最邻近指数构建零水印，并在此基础上进行GIS矢量数据版权认证的方法。
【背景技术】
[0002] 目前已提出实现GIS矢量数据产品版权认证的多种算法，也有一定的版权保护系 统出现，但随之出现的各种版权标记攻击方法，暴露了目前算法的弱点。单一的版权标记技 术虽可用于GIS矢量数据的篡改提示、生产商身份标识及叛逆者跟踪等版权认证，但存在 着以下两方面不足：1)嵌入在GIS矢量数据产品中的版权标记，易被其应用软件一GIS软 件的坐标变换、投影变换、旋转、放大、缩小等操作所擦除，算法的鲁棒性难以满足版权保护 的需要；2)版权标记的嵌入会造成一定的数据失真。
[0003] 面向GIS矢量数据的海量特点与高保真要求，基于传统版权标记算法的版权认证 越来越无能为力。零水印作为一种新型的数字水印系统，由于是利用原始作品的重要特征 来构造原始水印信号，而不是修改这些特征，可以很好地解决数字水印的不可感知性和鲁 棒性之间的矛盾，并是一种天然的盲水印系统。
[0004] 最邻近指数作为一种点模式空间分析方法，有效代表了点群的空间分布特征，且 不受坐标变换、旋转、放大、缩小等操作的影响，是一种适用于构建零水印的重要产品特征。 为此，本发明主要基于最邻近指数构建GIS矢量数据零水印，并基于零水印版权标识和认 证原理进行GIS矢量数据的版权认证。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于：基于最邻近指数构建GIS矢量数据零水印，并基于零水印版 权标识和认证原理，提出一种具无失真、高鲁棒性特点的GIS矢量数据版权认证方法。
[0006] 为了实现上述目的，本发明基于最邻近指数的GIS矢量数据版权认证方法主要包 括以下过程：
[0007](一）版权标记生成过程
[0008] 步骤一：打开GIS矢量数据点图层文件PointLayer ;
[0009] 步骤二：设置网格行数M和列数N，在点图层文件PointLayer的基础上生成其空 间分区网格图层GridLayer ;
[0010] 步骤三：针对图层GridLayer中的每个网格要素，依次计算每个网格所覆盖点图 层文件PointLayer中相应点要素的最邻近指数，具体计算步骤为：
[0011] 6)计算点图层文件PointLayer中任意一点到其最邻近点的距离dmin;
[0012] 7)对所有的距离(1_，按照公式（1)计算平均距离；其中：^为研究区域中的事件， η是事件的数量；
[0014] 8)按照公式（2)，计算平均最邻近距离E(d_);其中，m为网格中点要素的数量，A 为网格面积；
[0016] 9)按照公式（3)，计算最邻近指数R ;
[0018] 10)循环步骤1)至步骤4)，直至所有网格计算完毕；
[0019] 步骤四：将最邻近指数各取小数点后k位小数，如果位数不足补0,按空间从左至 右、从上至下的顺序依次排列在一起，即形成特征认证信息W ;
[0020] 步骤五：在特征认证信息W前面加上8位当前日期字符串后，根据用户设置密钥信 息Key，基于RSA加密算法对认证信息W进行加密，生成带时间戳的版权标识加密信息We ; 将该加密信息We、网格行数M、网格列数N、位数k和密钥信息Key存档，以备版权认证使用；
[0021] (二）版权标记提取和认证过程
[0022] 步骤一：当发现可疑产品时，提供加密信息We、网格行数M、网格列数N、位数k、密 钥信息Key和可疑GIS矢量数据文件用于版权认证；
[0023] 步骤二：根据上述（一）版权标记生成过程中的步骤二至步骤三，计算最邻近指 数；
[0024] 步骤三：针对各最邻近指数，其个位数字设为0,小数位取k位小数位后，依次存入 数组ExInfo中；
[0025] 步骤四：根据密钥信息Key，对存档的版权标识加密信息We进行解密，生成8位时 间戳信息和特征认证信息W ;
[0026] 步骤五：最邻近指数的恢复：设各近似最邻近指数的个位为0,其小数位，由特征 认证信息W每k位一组分割后得到，然后将恢复后的最邻近指数写入数组RegInfo中；
[0027] 步骤六：依据公式⑷计算相似度S，
[0029] 其中，ExInfo [i]、Reginfo[i]分别为数组Exinfo、数组RegInfo的元素，1为数组 长度；
[0030] 步骤七：t为用户指定阈值，如果S> = t，则证明可疑产品为侵权作品；否则，则不 是侵权作品。
[0031] 本发明根据GIS矢量数据线面层中不同分块的最邻近指数，基于零水印原理，提 出了一种针对GIS矢量数据的版权标记与版权认证方法。该版权认证方法对几何变换、投 影变换、格式变换等多种内容保持操作具有鲁棒性，且不会对数据质量造成任何影响。
【附图说明】
[0032] 图1是本发明方法的版权标记生成流程图；
[0033] 图2是本发明方法的版权认证流程图；
[0034] 图3是本发明实施例的实验数据；
[0035] 图4基于实验数据生成的网格。
【具体实施方式】
[0036] 下面结合附图和实施例做进一步详细说明。
[0037] 本实例选择I :400万中国县级市点状图层为实验数据（见图3)，认证阈值取 0. 85, k = 5,针对整个过程，进一步详细说明本发明。
[0038] (1)版权标记生成过程
[0039] 步骤一：打开点图层文件PointLayer，密钥Key值为"10010101" ；；
[0040] 步骤二：设置网格行数M为3,列数N为3,网格宽度为1600000,网格高度为 1500000,在点图层文件PointLayer的基础上生成其空间分区网格图层GridLayer (见图4， 图中的数字〇、1、2、3、4、5、6、7、8为标注的网格编号）；
[0041] 步骤三：针对GridLayer图层中的每个网格要素，依次计算每个网格所覆盖点图 层文件PointLayer中相应点要素的最邻近指数。经计算，各网格中相应点要素的最邻近 指数依次为：〇· 824452、0· 000000、0· 856124、0· 941152、0· 96658U0. 966276、0· 987798、 I.026517、0. 733962 ;
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