地理空間數據版權保護技術及方法 張黎明 閆浩文 呂文清 9787030826350 【台灣高等教育出版社】

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書名：地理空間數據版權保護技術及方法
ISBN：9787030826350
出版社：科學
著編譯者：張黎明 閆浩文 呂文清
頁數：159
所在地：中國大陸 *此為代購商品
書號：1745854
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內容簡介
《地理空間數據版權保護技術及方法》以地理空間數據為研究對象，系統地論述了地理空間數據的數字水印和數字指紋的基本概念和基本原理。其主要內容包括：地理空間數據安全概述；數字水印技術和數字指紋技術的理論基礎；矢量空間數據水印算法；柵格空間數據水印算法；三維空間數據水印算法；矢量空間數據數字指紋算法等。

目錄

目錄

第1章 緒論 1
1 1 地理空間數據安全概述 1
1 1 1 概念 1
1 1 2 體系 2
1 2 數字水印技術 4
1 2 1 基本概念 4
1 2 2 魯棒水印技術 6
1 2 3 脆弱水印技術 7
1 2 4 零水印技術 7
1 2 5 水印算法評價指標 9
1 3 數字指紋技術 11
1 3 1 基本概念 11
1 3 2 對稱指紋技術 14
1 3 3 非對稱指紋技術 14
1 3 4 數字指紋評價指標 14
1 4 小結 17
第2章 矢量空間數據零水印算法 18
2 1 基於分佈中心的矢量空間數據零水印算法 18
2 1 1 零水印構造與檢測 18
2 1 2 實驗與分析 22
2 2 應用泰森多邊形的矢量地理數據零水印算法 24
2 2 1 算法步驟 25
2 2 2 實驗與分析 28
2 3 運用奇異值分解的矢量地理數據零水印算法 31
2 3 1 零水印的構造 31
2 3 2 零水印的檢測 33
2 3 3 實驗與分析 34
2 4 小結 39
第3章 柵格空間數據水印算法 40
3 1 運用DWT 與SIFT 的GF-2 影像雙重水印算法 40
3 1 1 基於DWT與SIFT的雙重水印方案 41
3 1 2 算法驗證與性能評價 44
3 2 結合ASIFT 和歸一化的遙感影像水印算法 47
3 2 1 算法實現步驟 48
3 2 2 實驗與分析 53
3 3 基於MSER的遙感影像水印算法 56
3 3 1 運用MSER的遙感影像水印算法步驟 57
3 3 2 算法評估 60
3 4 基於NSCT與改進SIFT特徵點的抗幾何水印算法 63
3 4 1 算法原理 64
3 4 2 改進的SIFT提取算法與特徵區域確定 64
3 4 3 水印方案 66
3 4 4 算法驗證與性能評價 68
3 5 小結 71
第4章 三維空間數據水印算法 73
4 1 運用格網劃分的三維點雲數據數字水印算法 73
4 1 1 數據預處理與水印算法實現 73
4 1 2 水印算法評估 77
4 2 精度可控的傾斜攝影三維模型可逆水印算法 83
4 2 1 傾斜攝影三維模型可逆水印算法步驟 84
4 2 2 實驗與分析 87
4 3 運用DFT的BIM模型數據魯棒水印算法 92
4 3 1 基於DFT的BIM模型數據魯棒水印算法 93
4 3 2 算法有效性分析 96
4 4 基於馬氏距離和ISS 特徵的三維點雲數據魯棒水印算法 99
4 4 1 運用馬氏距離和ISS 特徵的三維點雲數據魯棒水印算法 99
4 4 2 實驗驗證與結果分析 103
4 5 運用特徵點的不規則三角網DEM 盲水印算法 109
4 5 1 特徵點提取 110
4 5 2 水印嵌入與檢測 111
4 5 3 實驗與分析 112
4 6 小結 115
第5章 矢量空間數據數字指紋算法 117
5 1 基於I 碼和CFF 碼的矢量空間數據數字指紋算法 117
5 1 1 指紋編碼 117
5 1 2 指紋嵌入與提取追蹤 120
5 1 3 實驗與分析 121
5 2 一種提高編碼效率的矢量空間數據指紋算法 123
5 2 1 指紋方案 124
5 2 2 實驗與分析 127
5 3 一種快速追蹤合謀者的矢量空間數據指紋算法 131
5 3 1 指紋編碼 132
5 3 2 指紋方案 135
5 3 3 實驗與分析 137
5 4 基於映射分塊的矢量地理數據多級數字指紋算法 140
5 4 1 多級數字指紋構造 140
5 4 2 多級指紋嵌入 142
5 4 3 多級指紋提取 144
5 4 4 實驗與分析 144
5 5 小結 150
第6章 結語 151
6 1 總結 151
6 2 展望 153
參考文獻 154

精彩書摘
第1章 緒論
地理空間數據是國家重要的基礎性、戰略性資源，在國土規劃、資源管理、防災減災、交通、軍事、國防等領域具有極其重要的地位、作用和價值（朱長青等，2014）。地理空間數據的採集花費了大量的人力、物力，其擁有者的利益理應得到保護（版權是利益之一）；另外，地理空間數據中包含事關國家安全的敏感信息，其傳播和使用的範圍、權限等應受到嚴格的限制。因為，地理空間數據一旦被非法傳播和惡意使用，不僅會損害版權人的利益，而且危及國家安全和國防安全（王家耀，2022），所以如何從技術層面對地理空間信息數據版權進行保護、對數據的傳播和使用範圍進行控制至關重要。
1 1地理空間數據安全概述
在現代社會，地理空間數據廣泛應用於導航、城市規劃、資源管理、軍事應用等領域，因此數據安全顯得尤為重要。
1 1 1概念
地理空間數據安全指的是在測繪和使用地理信息數據的過程中，確保數據的保密性、完整性和可用性，防止未經授權的訪問、篡改、洩露或破壞（李虎等，2020）。這一概念涵蓋了一系列與地理數據的存儲、傳輸、處理和共享相關的安全措施。
具體內容包括：
1）數據保密性
確保地理空間數據在未經授權的情況下不能被訪問或洩露。通常通過加密技術來保護數據的機密性。
2）數據完整性
確保地理數據在傳輸或存儲過程中不被篡改或損壞。數據完整性保護措施確保數據從採集到使用的整個生命週期中保持準確和一致。
3）數據可用性
確保授權用戶在需要時可以訪問和使用地理空間數據。這意味著系統應該能夠抵禦各種類型的攻擊（如拒絕服務攻擊），以確保數據的持續可用性。
4）數據共享與使用的合規性
地理空間數據的使用應遵循相關法律法規和政策要求，確保數據使用的合法性和正當性。地理空間數據具有高價值性，數據的使用應當保護所有者的權益，數據理應在限定的時間和範圍內使用。
5）風險評估與管理
識別、評估和管理與地理空間數據相關的安全風險，以確保在數據采集、處理、存儲和共享過程中能夠應對潛在的威脅。
6）應急響應與恢復
建立應急預案，在發生安全事件時能夠迅速響應和恢復，確保地理數據和相關係統的正常運行。
1 1 2體系
地理空間數據是國家的重要戰略資源，在軍事、國防、交通、規劃、經濟建設等諸多領域中作用重大。這些數據的採集花費了大量的人力、物力，其版權理應得到保護；更重要的是，它可能包含事關國家安全的敏感信息，其傳播和使用的範圍、權限等應有嚴格的限制（Lietal ，2008）。
地理空間數據安全體系是為了確保地理空間數據在整個生命週期中保持安全而建立的一整套管理制度、技術手段和風險管理。該體系應當涵蓋從數據采集、處理、存儲、傳輸到使用和共享的各個環節，旨在防止數據洩露、篡改、丟失或非法使用。構建一個全面的地理空間數據安全體系，可以有效保護地理數據的安全，避免因數據洩露或損壞帶來的經濟損失和法律風險（Dakrouiy et al ，2010）。
地理空間數據安全研究主要包括以下內容。
1）管理制度
制定和實施數據安全管理的策略和規章 制度，確保地理空間數據的安全處理符合相關法律法規和行業標準。涉及地理空間數據安全的兩部基本法包括《中華人民共和國測繪法》和《中華人民共和國數據安全法》。
1992年《中華人民共和國測繪法》頒佈實施，旨在加強測繪管理，促進測繪事業發展，保障測繪事業為經濟建設、國防建設、社會發展和生態保護服務，維護國家地理信息安全。
地理信息產業被國務院確定為戰略性產業，具有科技含量高、產業鏈條長、就業能力比較強的特點，也是測繪地理信息部門服務社會大眾的途徑。鑒於今年我國地理信息安全面臨的嚴峻形勢和地理信息產業發展的迫切需要，於2017年進行了第二次修訂。
新《中華人民共和國測繪法》是我國測繪地理信息法治建設的重要里程碑，為測繪地理信息事業改革創新發展提供了更加堅實的法律支撐，對於保障國家重要地理信息安全、促進地理信息產業健康發展、推動測繪地理信息工作更好地服務黨和國家工作大局、更好地滿足經濟社會發展需求具有重大的現實意義。
在大數據和數字經濟大背景下，我國於2021年頒佈了《中華人民共和國數據安全法》，這是我國關於數據安全的*部律法，其讓數據安全有法可依、有章 可循，為數字化經濟的安全健康發展提供了有力支撐。
有關地理空間數據安全的其他規章 制度主要如下：
（1）《中華人民共和國測繪成果管理條例》（2006年）；
（2）《基礎地理信息公開表示內容的規定（試行）》（2010年）；
（3）《遙感影像公開使用管理規定（試行）》（2011年）；
（4）《地圖管理條例》（2015年）；
（5）《測繪地理信息管理工作國家秘密範圍的規定》（2020年）；
（6）《公開地圖內容表示規範》（2023年）；
（7）《涉密基礎測繪成果提供使用管理辦法》（2023年）；
（8）《對外提供涉密測繪成果管理辦法》（2024年）。
地理空間數據安全至關重要，如何從技術層面對數據版權進行保護、對數據的傳播和使用範圍進行控制至關重要。
《自然資源部關於加快測繪地理信息事業轉型升級更好支撐高質量發展的意見》（自然資發〔2023〕158號）通知指出，構建測繪地理信息新安全格局，推進保密處理技術研發應用，推動國產密碼技術融合應用。積極應對新技術新業態風險挑戰，順應人工智能、大數據、自動駕駛、衛星互聯網等新技術新業態發展，研發測繪地理信息安全防控新技術，形成涉密測繪地理信息可信分發、可控使用和過程溯源技術體系。
目前，用於地理空間數據安全保護的主要技術手段有：數字加密、數字水印、數字指紋、交換密碼水印、區塊鏈技術等。
2）技術手段
數據加密：對地理空間數據進行加密處理，確保在傳輸和存儲過程中數據不會被未經授權的人員獲取或篡改。常用的加密技術包括對稱加密、非對稱加密和混合加密。
數字水印：應用信息隱藏技術，在地理空間數據中嵌入不可見的水印信息，用於版權保護和追蹤識別數據洩露源頭。
數字指紋：每個合法用戶在接收到數字內容時，都會嵌入一個唯一的標識（即數字指紋），主要目的是防止多個惡意用戶聯合起來破解數字指紋，進而破壞內容版權或洩露機密信息。這使得如果內容被非法傳播或洩露，可以追蹤到源頭。
交換密碼水印：是一種結合加密技術和數字水印技術的安全技術，主要用於保護數字內容的版權和完整性，以及防止非法複製和傳播。這種技術的核心在於通過密碼技術和水印技術的結合，增強數字內容的安全性和可追溯性。
區塊鏈技術：利用區塊鏈的不可篡改性和去中心化特點，確保地理空間數據的完整性和可信性，並記錄數據的訪問和修改歷史。
1 2數字水印技術1 2 1基本概念
數字水印技術（digital watermarking）是以觀察者無法察覺或看不見的方式將帶特定信息的標記直接或間接嵌入數字數據內容中，不影響原始載體的使用價值，也不易被感知和再次修改，但是可以通過一些計算操作被檢測或者被提取（Karakos，2002）。其中，嵌入水印的載體可以是數字圖像、視頻、音頻、地理數據、文本消息和三維模型等數據。該技術可用於多種目的，包括版權保護，廣播監控和數據身份驗證，檢測已被非法分發或修改的文檔、圖像或其他類型的多媒體數據。
水印是在生產過程中印在多媒體數據上用於版權識別的設計。標記可以是圖案、徽標或一些其他圖像。通常，嵌入可以是可視的，如水印是以肉眼可見的方式嵌入則稱為可見水印，也可以是不可感知的不可見水印。在現代，大多數數據和信息都是以數字形式存儲和交流的，說明真實性的作用越來越重要。因此，利用數字水印技術將水印秘密地嵌入原始數據中，以觀察者無法感知的方式存在。水印作為原始數據不可分割的一部分，應當與原始數據（如二維圖形、三維模型、音頻數據）緊密結合並隱藏起來，且可以在不損害原始數據使用價值的運作中保留下來。它們可以被用來防止盜竊或阻止未經授權的複製（馮柳平，2022）。
數字水印技術在研究過程中共分為兩個過程：一個是水印信息嵌入過程，另一個是水印信息提取過程。在水印信息嵌入過程中，將水印圖像、版權信息通過水印技術嵌入原始數據中；在水印信息提取過程中，通過水印提取算法將嵌入在原始數據中的水印信息提取出來，當遇見可疑數據時，若能夠從原始數據中提取出自己的水印信息，則證明這幅數據版權歸自己所有，若不能從中提取出水印信息，則這幅數據不是自

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