基于插值预测的线面类型GIS矢量数据伪装与还原方法

摘要

本发明公开了一种基于插值预测方法进行线面类型GIS矢量数据伪装与还原的方法，属于地理信息安全领域。本发明的数据伪装处理步骤：先设置密钥文件，再逐个读取要素的数据；基于密钥选择点对进行插值处理，并根据插值前后的数据差值进行相应的伪装；将每个要素都处理完毕后保存伪装的数据。经本发明的方法进行伪装处理后，要素图层中坐标值发生改变从而导致坐标位置发生偏移，数据精度发生变化，对于数据精度质量要求较高的GIS矢量数据来说，这一处理显著降低了数据质量和数据使用价值，限制了非法拷贝或拦截数据的正常使用，达到一定的数据保护目的，一定程度上满足了GIS矢量数据的隐藏通信与安全传输需求。

主权项

基于插值预测的线面类型GIS矢量数据伪装与还原方法，主要包括以下过程：(1)伪装过程：步骤一，设置一个二进制格式的长度为n的随机序列信息M＝{M_i}，其中i＝0,1,…,n‑1；步骤二，打开一个线面类型GIS矢量数据图层，确定该图层的冗余数据起始位,并由此确定冗余数据的取值范围(min,max)，根据伪装要求，在区间[max,1000max]中选择阈值T；依次读取每一要素的空间数据，获取该要素中坐标点的个数m并判断该要素是否需进行伪装处理：(a)若m>＝n,则按照将前n×L个坐标点分为L组，转入下一个步骤进行处理；(b)若m<n,则本要素不进行数据伪装处理；步骤三，对要素F中的每一分组F_j，根据密钥循环从分组F_j中筛选需要进行处理的数据对,其中j＝0,1,…,L‑1；i＝0,1,2,…,n‑1，筛选规则为：i)如果M_i＝1或i＝0或i＝n‑1,则分组F_j的第i个点G_i作为控制点不处理；ii)如果M_i＝0且i≠0且i≠n‑1,则分组F_j的第i个点G_i转入下一个步骤进行处理；步骤四，对G_i进行插值处理对需要处理的数据对G_i(X_i,Y_i)，查找与其相邻的左右两个控制点A(X_m,Y_m)、B(X_n,Y_n)，按下式对其横坐标进行插值处理,生成新的数据对G_i′(X_i′,Y_i)：$\left\{\begin{array}{cc}{X}_i^{\prime }=(Y_i-Y_m)\times \frac{X_m-X_n}{Y_m-Y_n}+X_m& (Y_m\ne Y_n)\\ X_i^{\prime }=\frac{X_m+X_m}{2}& (Y_m=Y_n)\end{array}\right.---\left(1\right)$步骤五，根据插值前后的数据G_i与G_i′对G_i进行伪装处理(a)取G_i中的横坐标X_i与G′_i中的横坐标X′_i进行如下处理计算差值的绝对值diff:diff＝|X_i‑X′_i|    (2)(b)依据下式将G_i中的横坐标X_i修改为X″_i步骤六，重复上述步骤二到五，直至每一要素处理完毕后，保存伪装后的数据文件，并将原始密钥信息M及阈值T存入密钥文件；(2)还原过程：步骤一，打开密钥文件，读取阈值T与二进制格式的长度为n的随机序列信息M＝{M_i}，其中i＝0,1,…,n‑1；步骤二，打开一个伪装后的GIS矢量数据图层，依次读取每一要素的空间数据，获取该要素中坐标点的个数m并判断该要素是否需进行还原处理：(a)若m>＝n,则按照将前n×L个坐标点分为L组，转入下一个步骤进行处理；(b)若m<n,则本要素不进行数据还原处理；步骤三，对要素F中的每一分组F_j，根据密钥循环从分组F_j中筛选需要进行处理的数据对,其中j＝0,1,…,L‑1；i＝0,1,…,n‑1，筛选规则为：i)如果M_i＝1或i＝0或i＝n‑1,则分组F_j的第i个点G_i作为控制点不处理；ii)如果M_i＝0且i≠0且i≠n‑1,则分组F_j的第i个点G_i转入下一个步骤进行处理；步骤四，对G_i进行插值处理对需要处理的数据对G_i(X″_i,Y_i)，查找与其相邻的左右两个控制点A(X_m,Y_m)、B(X_n,Y_n)，按公式(1)对其横坐标进行插值处理,生成新数据对G′_i(X′_i,Y_i)；步骤五，根据插值前后的数据G_i与G_i′对G_i进行还原处理(a)取G_i中的横坐标X_i与G′_i中的横坐标X′_i根据下式计算差值的绝对值diff′:diff′＝|X″_i‑X′_i|    (4)(b)依据下式将G_i中的横坐标X″_i还原为X_i步骤六，重复上述还原过程的步骤二到五，直至每一要素处理完毕后，保存还原后的数据文件。