[发明专利]一种基于Chebyshev多项式的GIS矢量数据脱密与恢复方法

说明书

本发明公开了一种基于Chebyshev多项式的GIS矢量数据脱密与恢复方法，包括：(1)密钥生成过程，包括控制点及其扰动量的确定、样本点的生成及脱密中误差的计算、脱密模型参数的确定、密钥的加密保存；(2)脱密过程，包括密钥文件解密读取、打开原始矢量数据、遍历要素并获取原始坐标、归一化坐标并进行脱密处理、保存脱密后的数据；(3)恢复过程，包括，密钥文件解密读取、打开脱密后的数据、恢复模型建立、脱密后数据的恢复处理、恢复后数据保存等步骤。本发明方法抗攻击能力强、脱密后数据可以利用密钥进行恢复、拓扑关系保持良好，且数据的整体变形平滑、局部扰动随机，能为矢量GIS数据在共享、传输、存储等多方面的应用提供有力的安全保障。

技术领域

本发明属于地理信息安全领域，具体涉及一种基于Chebyshev多项式的GIS矢量数据脱密与恢复方法。

背景技术

矢量数据是使用最为广泛的一种基础地理数据，往往包含着大量的敏感信息，其安全保护问题显得尤为重要。2017年7月1日起实施的新修订的《中华人民共和国测绘法》专门增设了监督管理一章，要求建立地理信息安全管理制度和技术防控体系。相关政策法规也对公开地图的保密内容和位置精度做出了明确规定。

脱密作为国内外普遍采用的地理信息安全保密技术手段，为地理信息的共享与应用提供了安全保障。但是，现有脱密模型与方法主要存在以下不足：①线性变换模型相对简单，缺乏局部的随机扰动，安全性较低。②部分非线性模型的脱密误差难以有效控制，导致脱密后数据不能满足脱密指标的要求，且拓扑关系可能受到破坏，影响脱密后数据的可用性。③一些模型不能在密钥的支持下进行逆向精确恢复，降低了脱密后数据的使用价值，不利于脱密后数据与原始数据的集成应用。

发明内容

本发明针对现有脱密模型与方法存在的不足，提出一种基于Chebyshev多项式的GIS矢量数据脱密与恢复方法，该方法既顾及了数据的整体变换又增加了局部的随机扰动，其抗攻击性与安全性强、误差可控、拓扑保持、算法可逆。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案。

本发明的一种基于Chebyshev多项式的GIS矢量数据脱密与恢复方法，包括如下过程

(一)密钥生成

步骤11、确定待脱密矢量数据范围

打开待脱密的矢量数据，获取其最小外接矩形R，R左下角的角点坐标为(x_min,y_min),R的右上角的角点坐标为(x_max,y_max)；并按照公式(1)计算数据范围的长度Length和数据宽度Height；

步骤12、选取控制点并设置控制点的扰动量

从待脱密的矢量数据范围内选取num个原始控制点Cpoint(sX_i,sY_i)(num大于待求解的参数个数)，并根据脱密指标给定每个控制点适当的扰动量ΔX_i与ΔY_i；则目标控制点Cpoint(tX_i,tY_i)的坐标为：

步骤13、控制点归一化

将步骤12中选取的控制点按照公式(2)归一化至[-1,1]区间内，得到归一化后的控制点Cpoint(sX_ig,sY_ig)：

步骤14、样本点的生成：