[發明專利]一種GIS矢量數據線面圖層的置亂與還原方法

有效

• 申請號: 201410074613.X
• 申請日: 2014-03-03
• 公開（公告）號: CN103870552B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 李安波;王海榮;周衛
• 申請（專利權）人: 南京師范大學
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30;H04L9/28
• 代理公司: 南京知識律師事務所32207
• 代理人: 李媛媛

技術領域

本發明屬于地理信息安全領域，具體涉及一種基于有限整數域上擬仿射變換進行GIS矢量數據線面圖層的置亂與還原的方法，能夠實現地理信息系統領域矢量數據的安全傳輸與訪問。

背景技術

GIS矢量數據具有高精度、海量、易存儲、自動化處理以及無損縮放等傳統紙質地圖無法比擬的優點，應用范圍極其廣泛，然而在網絡存儲和傳輸過程中,GIS矢量數據很容易被非法截取和篡改，因此，針對GIS矢量數據安全的研究至關重要。目前已有的加密方法主要是針對坐標精度的改變來實現加密的，且大多加密粒度層次較粗，沒有考慮到要素間的拓撲關系，因此從優先破壞空間關系的角度著手，基于點序打亂的GIS矢量數據置亂方法是一種重要的信息加密技術和有效的安全增強手段，對于提高網絡信息傳輸的安全性具有重要意義。

GIS矢量數據置亂的原理即是將點序號（x，y）置亂變換到點序號(x′,y′)處，即將原來點（x，y）處的屬性值賦值給(x′,y′)處的點要素。Daubechies,I.(1996)闡述了由整數到整數的可逆變換思想，朱桂斌（2003）等給出了基于擬仿射變換的圖像置亂算法。

整數提升變換可以實現整數到整數的可逆變換：

對于以下特殊形式的仿射變換：

x′y′=1α01xy---(1)]]>

可以構造他所對應的整數變換為

其中表示x的整數部分（符號表示取整運算），加入0.5以實現舍入。從公式（2）可以看出，如果輸入x，y為整數，那么經過計算的到的x′，y′也必定為整數，其逆變換為：

公式（2）為公式（1）的整數提升變換，公式（3）為公式（1）的逆整數提升變換。除此以外，整數提升變換的級聯也可以實現整數到整數的可逆變換。

有限整數域上的提升變換也可以實現有限整數域到有限整數域的可逆變換：

定義變換是離散點域{(x,y):0≤x<M,0≤y<N}到其自身的單映射和滿映射。對于公式（1），當限定0≤x<M,0≤y<N時，可以構造相應的有限整數域上的提升變換如下：

對應的逆變換為：

同樣，有限整數域上的提升變換的級聯也可以實現有限整數域上到有限整數域的可逆變換。

而GIS矢量數據的空間有限性和點線序號的整數變換要求與有限域上整數提升變換的特征基本一致，因此該變換方法能很好地應用到矢量數據置亂中來。但GIS矢量數據線面圖層是由點要素個數不等的線要素組成，屬于不飽和矩陣，不完全符合有限域的要求。因此，為了方便數據組織變換，提高數據處理效率，可將矢量數據“補充”成“方陣”形式，構建有限域置亂變換空間，進而實現GIS矢量數據要素類和要素之間的全局置亂。

發明內容

本發明的目的在于：基于優先破壞要素間拓撲關系的原則、有限整數域上的擬仿射變換方法及GIS矢量數據特點，提出一種針對線面類型GIS矢量數據的置亂與還原方法，從而為GIS矢量數據的安全傳輸、封裝存儲等提供技術支持。

為了實現上述目的，本發明采取的技術方案為：

一種GIS矢量數據線面圖層的置亂與還原方法，包括如下步驟：