支持版权保护和数据验证的地理数据库水印方法研究

Geographical database is one kind of the important data resources. As data resource provider and requester, the data owners and end-users of geographical database have different profits relevant to data resource. The owners of geographical database focus on digital copyright protection, whereas the end-users focus on data integrity and original source. This project studies the geographical database watermarking method which provides both copyright protection and data authentication to safeguard the interests of data owners and end-users at the same time. By analyzing the mechanisms of typical watermark attacks of geographical database watermarking schemes, we sum up three principles for designing robust geographical database watermarking schemes, which are 'watermark synchronization', 'locally embed' and 'repeatedly embed', and design robust private geographical database watermarking scheme which is resilient to three kinds of typical watermark attack ways following these three principles to protect the copyright of geographical database. Based on the idea of "twice watermarking generate two public keys", we propose a public geographical database watermarking scheme, which can be used not only to verify the integrity and original source of geographical database openly and repeatedly, but also to locate the tamper of the data and identify the type of tamper. Based on private and public watermarking scheme, we study the method of watermarking integration, which hides private watermark and public watermark into geographical database. After the watermarked data is released, end-users can verify data integrity openly and repeatedly, and data owners can declaim ownership by detecting private watermark.

地理数据库是一种重要的数据资源。地理数据库所有者和使用者作为数据资源的供给方和需求方，他们关注的数据利益有所不同，前者关注数字版权保护，而后者更关注数据完整性和正确来源，本项目拟研究支持版权保护和数据验证的地理数据库水印方法，同时保护两者的权益。通过分析水印攻击机理，提出"水印同步、局部嵌入、重复嵌入"三个地理数据水印算法设计原则，研究同时抵抗常见的三种攻击的私有地理数据库水印方法用于保护地理数据库版权；提出基于"两次水印生成两类公钥"的公有地理数据库水印方法，不但可实现公开、重复验证地理数据库的完整性和数据来源，而且对于被篡改的数据可实现篡改定位以及篡改类型识别；并在此基础上提出两阶段水印集成方法，将私有水印和公有水印同时隐藏在地理数据库产品中，这样在水印化地理数据库被发布之后，数据库使用者能够公开、重复验证该数据库的完整性，数据库所有者也可通过私有水印检测算法声明所有权归属。

地理数据是一种重要的数据资源。地理数据库所有者和使用者作为数据资源 的供给方和需求方，他们关注的数据利益有所不同，前者关注数字版权保护，而后者更关注数据完整性和正确来源，本项目研究支持版权保护和数据验证的地理数据库水印方法，同时保护两者的权益。.在地理数据版权保护方面，以常见地理数据库水印攻击为导向，分析不同的水印攻击对水印算法的破坏机理，探索抵抗不同种类水印攻击的解决方案，并归纳出地理数据库水印算法的设计原则，然后反过来用这些设计原则来指导水印算法设计的不同环节，以期获得抗攻击性全面的私有地理数据库水印方法。本项目提出高鲁棒地理数据水印算法设计的3个原则：局部嵌入、重复嵌入、水印同步。遵循3个原则，提出3个高鲁棒的地理数据水印算法：基于特征距离比值的地理数据水印算法、具有高鲁棒的公有地理数据水印算法、轨迹流版权保护算法，与现有鲁棒地理数据水印算法相比，这些算法鲁棒性更为全面，能有效抵抗几何攻击、顶点攻击、地物攻击。.在地理数据验证方面，本项目针对地理数据特点，首先提出基于弱水印的地理数据篡改检验方法、基于公有水印的地理数据完整性检验方法，用于检验地理数据完整性；其次考虑到地理数据中地物之间存在拓扑关系，提出基于弱水印的地理数据拓扑完整性检验方法和基于公有水印的地理数据拓扑完整性检验方法，用于检验地理数据拓扑关系完整性；进一步考虑轨迹数据特点，提出基于弱水印的轨迹数据完整性检验方法、基于公有水印的轨迹数据完整性检验方法。本项目提出的公有水印模式和脆弱水印模式都能有效验证数据完整性，能对篡改进行定位，甚至可以识别篡改类型。并研发公有地理数据水印测试工具。.因为本项目中提出的高鲁棒的地理数据水印算法和可公开重复验证的地理数据完整性算法具有可集成特性，只要按照两阶段水印算法集成方案，首先在地理数据上嵌入私有水印，然后在此基础上生成公有水印，然后将公有水印信息连同嵌入了私有水印的地理数据一起发布出去，即可实现版权保护和数据验证的双重目的。