一种GIS矢量数据文件访问控制方法技术

本发明专利技术公开了一种ＧＩＳ矢量数据文件访问控制方法，包括ＧＩＳ矢量数据文件的版权标记ｍ嵌入、版权标记ｍ提取和数据恢复、数据应用监控与访问控制三个技术环节；版权标记ｍ分为标志使用的版权标记和认证使用的版权标记。在发行ＧＩＳ矢量数据产品时，通过可逆水印算法在发行产品中嵌入过量的版权标记，有意降低数据精度。直接下载数据，可在满足教学用户及普通用户数据共享应用的同时，由于数据精度降低而限制其对数据的商业使用。针对科研、商业等高端用户，通过安装基于过滤驱动技术的监控程序，在数据应用时，透明方式实现实时的版权标记提取和数据恢复，从而实现实时版权认证和获得无损的原始数据产品，并限制合法用户的越权操作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于版权标记和文件过滤驱动的GIS矢量数据文件访问控制方法，属于 地理信息的版权保护技术。
技术介绍
地理空间数据产品的易于复制与传播特点，以及Internet/Intranet的飞速发展为地理 空间数据共享提供的更为快捷的传播通道，使得地理空间数据产品的非法使用非常猖獗，严 重影响了地理空间数据产品巿场的健康、可持续发展。如何基于版权保护技术和立法来规范 地理空间数据产品市场、保障数据生产者的合法利益、证明数据的版权归属、促进共享应用 已成为地理信息安全与版权保护研究与应用的当务之急。生产成本高昂、精度高，与社会经 济发展和国防安全大局息息相关的地理信息系统(GIS)矢量数据产品，其版权保护问题更是 影响深远、意义重大，关乎到我国地理信息的共享、交换及其服务的社会化，影响着国家信 息安全建设以及地理信息系统、电子导航、数字城市、电子政务等地理信息相关产业的健康 发展。GIS矢量数据表达方式、存储结构的多样性，以及无固定存储顺序、结构复杂、变换多 样、冗余少的特殊性，决定了难以简单地应用现有视频、音频等数字产品的版权保护技术来 进行GIS矢量数据产品的版权保护。针对GIS矢量数据产品的版权保护研究，目前主要集中 在两个方面 一是以数字水印为代表的版权标识技术；二是基于数字内容加密基础上的访问 控制技术。前者主要用于数字内容的版权标识，通过在载体数据中嵌入版权信息，为证明该 数据的版权归属提供法律依据；后者则主要用于数字内容保密和对非法用户的操作限制。基 于上述两种技术虽实现了一定的版权认证和访问控制，但由于两种技术的孤立使用，仍存在 着以下不足(1)单纯的版权标记技术主要应用于版权认证，而版权保护的最恰当方式应是 基于版权认证的基础上实现访问控制，从而能够实时制止非法用户侵权行为和合法用户越权 行为的发生；(2)基于GIS矢量数字内容加密基础上的访问控制方法，虽对非法用户的操作 进行了限制，但难于限制合法用户的越权操作，难于证明数字内容的版权归属和进行数字内 容的分发跟踪。并且，由于GIS矢量数据内容的加密，限制了教学用户的数据共享应用，限 制了用户对数据产品的试用和初步体验，且也会激发攻击者的好奇和注意。
技术实现思路
6本专利技术"一种GIS矢量数据文件访问控制方法"的目的在于提出了一种综合运用版权 标记技术和文件过滤驱动技术的GIS矢量数据文件访问控制方法。该方法一方面基于可逆水 印进行版权标记嵌入和提取，可有效证明数据的版权归属和支持数据无损还原，并可满足教 学用户和简单应用中的数据共享应用，满足用户对数据产品的试用和初步体验需要；另一方面，基于文件系统过滤驱动技术进行GIS矢量数据文件的应用监控，可有效实现版权标记的 实时提取和检测，并支持进行数字内容的分发跟踪。为迖到上述目的，本专利技术采用如下技术思路在发行GIS矢量数据产品时，通过可逆水 印算法在发行产品中嵌入过量的版权标记，有意降低数据精度。这样处理， 一方面直接下载 数据，就可在满足教学用户及普通用户数据共享应用的同时，由于数据精度降低而限制其对 数据的商业使用；另一方面，针对科研、商业等高端用户，通过安装基于过滤驱动技术的监 控程序，在数据应用时，透明方式实现实时的版权标记提取和数据恢复，从而实现实时版权 认证和获得无损的原始数据产品。此外，监控程序全程监控用户操作，可以限制合法用户的 越权操作。本专利技术的方法包括GIS矢量数据文件的版权标记m嵌入、版权标记m提取和数捃恢复、 数据应用监控与访问控制三个技术环节。所述版权标记m分为两种标志使用的版权标记和认证使用的版权标记；标志使用的版 权标记采用数字信息或笑文文本信息；认证使用的版权标记采用汉字文本信息或图像信息。第一部分，GIS矢量数据文件的版权标记生成与嵌入步骤一、根据要嵌入的版权标记m的类型生成相应的加密水印信息W;如果版权标记为 汉字文本信息，则可通过汉字内码转换、ASCII码转换、域值转换、加密处理对汉字文本信 息处理，生成二进制加密水印信息；如果版权标记为英文文本信息，则可通过ASCII码转换、 域值转换、加密处理进行信息处理，生成二进制加密水印信息；如果版权标记为数字信息， 则可通过域值转换、加密处理，生成二进制加密水印信息；如果是图像信息，则可以通过图 像压缩、基于Logistic映射的混沌置乱、除维处理、值域转化对图像信息处理，生成二进制 加密水印信息；所述加密水印信息W分为标志使用的水印信息Wa (由标志使用的版权标记文本信息生 成的二进制加密水印信息，简称标志使用的水印)和认证使用的水印信息Wb (由认证使用的 版权标记的文本信息或图像信息生成的二进制加密水印信息，简称认证使用的水印)；标志使 用的水印用于数据应用监控程序对空间数据文件进行类型检测，以确定是否为受版权保护的 文件类型；认证使用的水印用于对数据进行精度干扰和版权认证；步骤二、在GIS矢量数据文件地理要素坐标x坐标(简称x坐标)中嵌入加密水印信息 W;首先在GIS矢量数据文件地理要素坐标x坐标中嵌入标志使用的水印信息Wa,然后循环 嵌入认证使用的水印Wb;具体嵌入过程为2.1、 读取GIS矢量数据文件中的地理坐标x坐标数据，由于地理坐标数据多为浮点数， 因此要将其放大10 1GW倍；2.2、 将所述放大后的地理要素坐标x坐标数据按照读取先后顺序每两个分为一组后，提取每组数据的整数部分并基于下式(1)进行运算，可得到差值序列Dx={《|iEN} (N是地 图所包含要素的顶点数的总和)和整数均值序列MxH《lieN)，并将Dx转换为二进制格式；_ 一 乂2< =(xi' + x;)/2 (1)2.3、 依据下式计算fi、 key(j)及《。其中，fi为变换标志位序列，根据其值用于确定该载体数据《是基于差值扩大原理嵌入一位水印信息，还是基于LSB置换方法嵌入一位水印 信息；key(j)是水印提取的密钥，其值为《最低位(f产O);《为嵌入水印后的载体数据，具体计算方法表明，对应,=1的《是由原始差值《右移一位并在低位添加一位水印信息得到的。而对应/=()的《则是由水印数据直接替换《的最低位得到的；乂 =1，当《〈阈值^*10",=0，当《 > 阈值r *iowkey(j):《-2*,当/ =0时，(j:l，2,…N)义(2)、Wi分别是dx、 W(即:Wa或Wb)的元素，i=l，2……N 2.4、将上步计算结果《转换为十进制格式后，得到含水印差值序列为1^ ={《，《，…,通过式(3)将《和^进行逆变换，加上原始数据的小数部分后并与步骤2.1对应缩小 相应倍数，可以得到含水印的横坐标数据；82 "2」 (3)基于上述步骤2. 1至2.4，首先嵌入一次标志使用的水印信息Wa，然后多次循环嵌入认 证使用的水印信息Wb，直至地理要素坐标x坐标数据所有分组中均嵌入认证使用的水印信息。第二部分，GIS矢量数据的版权标记提取和数据恢复依据水印嵌入顺序，基于差值扩大方法和LSB置换方法，首先在GIS矢量数据文件中提 取标志使用的水印信息Wa，然后提取认证使用的水印Wb，并在提取水印信息的同时恢复数据。 具体过程为1) 读取待检测数据中的x坐标信息，并将x坐标放大10 10""倍；2) 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＧＩＳ矢量数据文件访问控制方法，包括ＧＩＳ矢量数据文件的版权标记ｍ嵌入、版权标记ｍ提取和数据恢复、数据应用监控与访问控制三个技术环节；所述版权标记ｍ分为两种：标志使用的版权标记和认证使用的版权标记；标志使用的版权标记采用数字信息或英文文本信息；认证使用的版权标记采用汉字文本信息或图像信息；　第一技术环节，ＧＩＳ矢量数据文件的版权标记生成与嵌入：　步骤一、根据要嵌入的版权标记ｍ的类型生成相应的加密水印信息Ｗ；所述加密水印信息Ｗ分为：标志使用的水印信息Ｗａ和认证使 用的水印信息Ｗｂ；如果版权标记为汉字文本信息，则通过汉字内码转换、ＡＳＣＩＩ码转换、域值转换、加密处理对汉字文本信息处理，生成二进制加密水印信息；如果版权标记为英文文本信息，则通过ＡＳＣＩＩ码转换、域值转换、加密处理进行信息处理，生成二进制加密水印信息；如果版权标记为数字信息，则通过域值转换、加密处理，生成二进制加密水印信息；如果是图像信息，则通过图像压缩、基于Ｌｏｇｉｓｔｉｃ映射的混沌置乱、除维处理、值域转化对图像信息处理，生成二进制加密水印信息；　步骤二、在ＧＩＳ矢 量数据文件地理要素坐标ｘ坐标中嵌入加密水印信息Ｗ；首先在ＧＩＳ矢量数据文件地理要素坐标ｘ坐标中嵌入标志使用的水印信息Ｗａ，然后循环嵌入认证使用的水印信息Ｗｂ；具体嵌入过程为：　２．１、读取ＧＩＳ矢量数据文件中的地理要素坐标ｘ坐标数据并 将其放大１０～１０↑［Ｎ］倍；　２．２、将所述放大后的地理要素坐标ｘ坐标数据按照读取先后顺序每两个分为一组，并提取每组数据的整数部分计算差值序列Ｄｘ＝｛ｄ↓［ｘ］↑［ｉ］｜ｉ∈Ｎ｝和整数均值序列Ｍｘ＝｛ｍ↓［ｘ］↑［ｉ］｜ｉ∈Ｎ｝，并 将Ｄｘ转换为二进制格式：　ｄ↓［ｘ］↑［ｉ］＝ｘ↓［１］↑［ｉ］－ｘ↓［２］↑［ｉ］　ｍ↓［ｘ］↑［ｉ］＝（ｘ↓［１］↑［ｉ］＋ｘ↓［２］↑［ｉ］）／２　（１）　２．３、计算ｆ↓［ｉ］、ｋｅｙ（ｊ）及ｄ↓［ｘ］↑［ｉ′］ ，其中，ｆ↓［ｉ］为变换标志位序列，根据其值用于确定该载体数据ｄ↓［ｘ］↑［ｉ］是基于差值扩大原理嵌入一位水印信息，还是基于ＬＳＢ置换方法嵌入一位水印信息；ｋｅｙ（ｊ）是水印提取的密钥，其值为ｄ↓［ｘ］↑［ｉ］最低位（ｆ↓［ｉ］＝０）；ｄ↓［ｘ］↑［ｉ′］为嵌入水印后的载体数据，具体计算方法表明，对应ｆ↓［ｉ］＝１的ｄ↓［ｘ］↑［ｉ′］是由原始差值ｄ↓［ｘ］↑［ｉ...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李安波，顾竹，闾国年，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]