面向共享的矢量地理数据安全关键技术研究

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1、PH．D．DissertaionResearchonthesharingsecurityofvectorgeographydataCuiHanchuanSupervisedbyProf．ZhuChangqingKeyLabofVirtualGeographicEnvironment，MinistryofEducationSchoolofGeographyScienceNanjingNormalUniersityMay，2013国家自然科学基金项目矢量地理空间数据水印检测模型研究(NO．41071245)国家社科基金重大项目我

2、国地理信息安全的政策和法律研究(No．11&ZDl62)总装“十二五"预研项目学位论文独创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果。本论文中除引文外，所有实验、数据和有关材料均是真实的。本论文中除引文和致谢的内容外，不包含其他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了声明并表示了谢意。学位论文作者签名：黼胡日期：Zo‘净钾寻2i}司学位论文使用授权声明研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属南京师范大学。学校有权保存本学位论文的电子和纸

3、质文档，可以借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容，可以采用影印、复印等手段保存、汇编本学位论文。学校可以向国家有关机关或机构送交论文的电子和纸质文档，允许论文被查阅和借阅。(保密论文在解密后遵守此规定)保密论文注释：本学位论文属于保密论文，密级：保密期限为——年。学位论文作者签名：岩辞扣1日期：矽限f指导教师签名：日期：乇FE九车如摘要矢量地理数据是国家基础设施建设和地球科学研究的支撑性成果之一，在国家经济建设、国防建设、社会生产中有着举足轻重的地位和十分广泛的应用。随着矢量地理数据共享需求的增加，其安全问题也日益凸显，

4、侵权、盗版、泄密、非法传播与使用等行为屡禁不止，业已严重影响和阻碍了矢量地理数据的共享与服务。因此，如何利用技术手段解决矢量地理数据共享与安全之间的矛盾是当前迫切需要解决的问题。本文针对矢量地理数据共享服务面临的安全问题，基于加密技术、数字水印等理论和方法，对面向共享的矢量地理数据安全关键技术进行了深入研究，主要研究成果如下：(1)基于矢量地理数据共享流程，阐述了矢量地理数据共享过程中的特点及安全要求，探讨了精度降低技术、加密技术、数字水印技术等信息安全技术的科学内涵，以及对矢量地理数据共享服务和安全保护的作用。(2)分析了

5、矢量地理数据精度特征，构建了矢量地理数据精度降低基本规则和数学模型。利用集合映射思想，提出了一种基于加法规则的矢量地理数据精度降低模型。该模型在降低数据精度的同时，较好地保持了矢量地理数据的拓扑关系和几何形状，使数据既能达到安全保密要求又能满足实际应用需求。(3)利用非线性函数的特性，提出了一种基于乘法规则的矢量地理数据精度降低模型，并从理论上证明了该方法能够保持数据的位置一致性。采用的非线性变换函数具有连续性和递增性，在保持好的数据位置一致性条件下，精度也能够有效控制。(4)在分析现代加密技术优势的基础上，针对涉密数据的安

6、全保护，提出了一种基于AES加密技术的矢量地理数据局部加密模型。通过拓扑约束规则，保证了矢量地理数据在局部加密、解密过程中的数据可用性，提高了矢量地理数据的安全性。同时，研究了加密技术和水印技术相结合的矢量地理数据安全服务方法。(5)阐明了矢量地理数据多级分发的应用模式、性能评价和算法设计思想。提出了一种基于双向映射的矢量地理数据两级数字水印模型，有效解决了两次嵌入水印信息相互覆盖的问题，且能保持单级数字水印算法的强鲁棒性。(6)为了满足更多级的数据分发需求，提出了一种基于水印信息分段的多级水印算法。该算法采用水印信息先分段

7、再合成的水印信息生成模式，有效增加了水印嵌入和数据分发的级数，为矢量地理数据多级分发提供了可行的、安全的技术手段。摘要(7)针对数据分发次数的变化性和不可预测性，提出了一种基于四叉树动态分块的多级水印算法。该算法可以动态添加水印信息，克服了静态多级水印只能事先确定分发次数的约束，有效提高了多级水印技术的灵活性和适应性。关键词：矢量地理数据，安全共享，精度降低，局部加密，多级水印IIAbstractVectorgeographicdata,asoneofthesupportingdatafornationalinfrastru

8、ctureconstructionandearthscienceresearch，playsapivotalroleinthenationaldefenseandeconomicconstruction．、聃ththegrowingsharingdemandsofvectorgeograp