数字水印技术在测绘成果管理方面的应用
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摘要：基础地理信息数据是国家基础设施建设和科学研究的支撑性成果之一，在国家经济、国防建设中占有十分重要的地位。随着基础地理信息数据生产和应用进程的不断加快，数据的安全和版权问题也日益凸显，侵权、泄密、非法传播与使用等行为屡禁不止。数字水印技术作为一种崭新的信息安全技术，为基础地理信息数据的安全保护提供了一种切实可行的解决途径。本文对基础地理信息数据的类型和数据格式进行了分析，论述了数字水印技术在地理信息数据成果分发服务方面的应用。
关键词：地理信息数据，加密技术，数字水印
中图分类号：P2文献标识码： A
1 地理空间数据安全
地理空间数据是描述人类赖以生存的地球的重要信息，是国家基础设施建设和地球科学研究的支撑性成果，是国民经济、国防建设中不可缺少的资源，对社会可持续发展起着重要作用。
地理空间数据的安全保护问题涉及国家安全、国防安全、科技协作交流和知识产权保护等各个方面，是制约我国经济、科学与技术可持续发展的重要因素之一。为保障地理空间数据的安全，国家和军队已制定了一系列相关的法规，如《测绘法》、《我国地图出版管理办法》、《关于对外提供我国测绘资料的若干规定》等。但是，怎样才能够更加有效地执行这些法规提供可靠的安全技术保障，是目前迫切需要解决的重要问题。
传统的信息安全技术主要是加密技术。该技术目前已经发展的比较成熟，在信息社会的各个领域中得到了广泛的应用。但密码一旦破译，数据就会失控，数据版权就得不到保护，也为盗版侵权行为提供了便利，这是传统加密技术无法保护的。因此，发展新的安全技术弥补加密技术的不足十分必要，而数字水印技术是信息安全领域中近年来发展起来的前沿技术。
2 数字水印技术
水印，简单地就是经常出现在人们熟知的纸币表示纸币真伪的图形信息。人们通常将纸币对着光源，会发现真的纸币中有清晰的图像信息显示出来，这就是我们熟悉的“水印”。长期以来作为判定印刷品真伪的一个重要手段就是检验它是否包含水印。
数字水印技术，是更加广泛意义上的水印技术，它是指在数字化的数据内容中嵌入秘密水印信息，通过水印与源数据的紧密结合并隐藏其中，成为源数据不可分离的一部分，由此来确定版权拥有者、所有权认证、跟踪侵权行为、认证数字内容来源的真实性、识别购买者、提供关于数字内容的其他附加信息等。同时对于加强责任心、震慑非法行为、有据可查、快查检验等具有重要作用。
目前，数字水印技术得到了高度重视和快速发展。但是，大部分的研究和应用仅限于数字图像、声音和视频。这一方面是因为计算机和网络技术的发展使得这些产品得到了普及，提出了比较明确的需求。另一方面,随着通信技术和信息处理技术的发展，产生了大量成熟的数据处理算法。然而，数字水印技术在地理空间数据研究还很少。
地理空间数据在军事、测绘、地学、导航、规划等许多领域得到了十分重要的应用。国家和军队投入了大量人力物力建设了不同比例尺和不同类型的基础地理空间数据库，“十二五”期间，还有一批重要的地理空间数据库需要更新或正在建设。因此，如何保护地理空间数据的安全特别是利用数字水印技术是十分重要和迫切的问题。
3 数字水印的基本原理
数字水印技术是通过对于空间数据处理化嵌入水印信息，进而通过逆变化检测相应的水印信息。水印信息包括版权信息、用户信息、发图单号、许可的使用用途、时间、备注等信息。
数字水印技术的关键是建立其水印数学模型。需要在分析不同类型地理空间数据本质特征基础上，研究水印信息生成、水印嵌入模型、水印检测模型、水印数据精度、水印攻击模型等关键技术。在应用中，还要解决系统的可靠性、实用性、效率、安全性等问题。
4 数字水印的作用
4.1 版权保护
将产品版权信息不可见地隐藏在数字化产品中，当产品发生盗版或版权纠纷时，从产品中获取水印信息作为依据，保护版权所有者的权益。
4.2 使用追踪
在产品中嵌入生产者、使用者、使用时间、许可的使用用途等信息，用于识别不同的用户，检测使用期限，从而追踪非法使用、复制和传播的源头，追查责任。
4.3 整性验证
在产品中嵌入水印信息，产品被修改时，水印标识也一同被修改，从而对产品进行完整性验证。
4.4 内容保护
在产品中嵌入可见且难以去除的水印，使得产品可以公开自由地预览，但不能被他人用于商业目的。
5.1 数据成果分发
利用水印技术，将数据版权所有者、数据领取者、发单、时间等作为水印信息嵌入到数据中，能够有效地为数据版权保护、追踪数据行踪、检查非法数据来源等提供可靠的技术手段。数据分发管理部门拥有大量的不同数据类型和数据格式的空间数据，分发数据是我们日常工作职责之一。使用独立的水印软件系统，有助于空间数据的快速分发处理。
5.2 生产过程内部管理
生产人员在领取数据前嵌入数据版权信息、领取者信息等，待作业完成后，提取水印信息，判断生产后的数据是否是从数据分发部门领取的数据，以保证数据的权威性和一致性。针对专门的GIS数据处理软件，如超图、ESRI、AUTOCAD等，直接将水印系统完全集成到专业软件中，并融为一体，成为专业软件的一个组成部分。
5.3 共享平台及内容保护
在共享平台数据交流过程中，将自动识别申请使用者的信息以及版权信息，自主加载到数据中，从而能够有效地保护数据的版权，跟踪数据使用者。
在网络平台、公共平台等供浏览的空间数据，希望能够公开自由地预览，但不希望被他人用于商业目的，这时可以加入可见水印。
6.1基础地理信息数据格式
基础地理信息数据是指经吉林省测绘地理信息局按基础测绘计划生产的各类测绘产品，具体可以分为航空摄影、摄影测量与遥感、地图制图、外业测绘等。使用吉林省基础地理信息数据生产的测绘成果与基础地理信息数据一样进行管理。
矢量：E00、Shape、Dwg、Dxf、Mdb等
栅格地图、影像：Bmp、Tif、Jpg等
DEM：Grid、Dem、Bil等
6.2 数字水印软件
吉林省测绘地理信息局测绘档案资料馆自2013年1月份开始对外提供基础地理信息数据成果开始进行数字水印加密。所采用数字水印加密软件为南京师范大学开发研建的“吉印”数字水印软件。
6.3 水印嵌入
吉林省测绘档案资料馆对外提供基础地理信息数据需要添加数字水印信息，信息内容包括：使用许可协议编号、使用单位名称、成果名称、成果信息描述、分发日期、分发人员信息等。可以单个数据文件嵌入或多个数据文件批量嵌入。
6.4 水印检测
影像数据bmp、tif、jpg格式相互转换后能直接检测出水印信息。矢量数据E00、Shape、Dwg、Dxf、Mdb相互转换后给直接检测出水印信息。
可以进行单个数据文件检测也可以进行多个数据文件批量检测。发生测绘成果失泄密案件时用以检查违法行为。能够检查出数据的出处及使用单位信息，并确认数据是否合法取得。为保密检查、数据安全及侵权行为提供了必要的依据。
7 结束语
数字水印技术是当前数字成果版权保护的一个热点，在网络日益发展的今天，为数字产品的版权保护提供了一个比较理想的手段和方法。为地理空间数据的安全管理、版权保护和使用追踪等提供了有效手段。数字水印加密软件的启用能够为加强吉林省测绘地理信息局基础地理信息数据的安全，提高基础地理信息数据的管理水平，最大程度降低失泄密事件的发生提供有力的保障，使基础地理信息数据的存储、保管及对外提供具有可追溯性。
参考文献：
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