[发明专利]基于夹角变换的线面类型GIS矢量数据伪装与还原方法

摘要

本发明公开了一种基于夹角变换方法进行线面类型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，并绕其相邻的左控制点进行旋转操作；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

1.基于夹角变换的线面类型GIS矢量数据伪装与还原方法，包括以下过程：(1)伪装过程：步骤11，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12，打开一个线面类型GIS矢量数据文件，根据伪装要求，设置角度旋转值β，β＜45°；依次读取文件中每一要素的空间数据，获取各个要素中坐标点的个数m并判断所述要素是否需进行伪装处理：i)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；ii)若m＜n，则对所述要素不进行数据伪装处理；步骤13，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，筛选规则为：i)如果M_i＝1或i＝0或i＝n-1，则该分组F_j中第i个点G_i作为控制点不进行处理；ii)如果M_i＝0且i≠0且i≠n-1，则该分组F_j中第i个点G_i转入下一个步骤进行处理；步骤14，判断点G_i是否需要进行伪装处理a)查找与点G_i(X_i，Y_i)相邻的左右两个控制点A(X_m，Y_m)、B(X_n，Y_n)；b)以A点、G_i点为端点，生成向量(X_i-X_m，Y_i-Y_m)，以A点、B点为端点，生成向量(X_n-X_m，Y_n-Y_m)；c)计算向量和的夹角θ；d)根据θ值判断是否进行下一步伪装处理，规则为：i)如果则G_i不处理；ii)如果θ∈(0，β)∪(β，2β)则G_i转入下一个步骤进行处理；步骤15，判断向量和的左右关系并设置标志值flaga)按下式将G_i绕A点逆时针旋转角度θ生成临时点T_i(X_ti，Y_ti)；Xti=Xm+(Xi-Xm)×cosθ-(Yi-Ym)×sinθYti=Ym+(Yi-Ym)×cosθ+(Xi-Xm)×sinθ---(1)]]>b)计算旋转后的向量和的夹角，如果夹角为0，则表明初始状态下向量在的右侧，设flag为false；否则向量在的左侧，设flag为true；步骤16，利用角度旋转方法对G_i进行伪装，根据与的夹角θ及flag值做以下处理：i)如果θ∈(0，β)且flag为true，或者θ∈(β，2β)且flag为false，利用下式修改G_i点坐标，将其绕A点逆时针旋转角度β生成G_i(X″_i，Y″_i)；Xi′′=Xm+(Xi-Xm)×cosβ-(Yi-Ym)×sinβYi′′=Ym+(Yi-Ym)×cosβ+(Xi-Xm)×sinβ---(2)]]>ii)如果θ∈(0，β)且flag为false，或者θ∈(β，2β)且flag为true，利用下式修改G_i点坐标，将其绕A点顺时针旋转角度β生成G_i(X″_i，Y″_i)；Xi′′=Xm+(Xi-Xm)×cos(-β)-(Yi-Ym)×sin(-β)Yi′′=Ym+(Yi-Ym)×cos(-β)+(Xi-Xm)×sin(-β)---(3)]]>步骤17，重复上述步骤12到16，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及角度值β存入密钥文件key；(2)还原过程：步骤21，从密钥文件key中读取角度值β及随机序列信息M＝{M_i}，其中i＝0，1，…，n-1；步骤22，打开一个线面类型GIS矢量数据文件，依次读取每一要素的空间数据，获取各个要素中坐标点的个数m并判断所述要素是否需进行进一步处理：i)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；ii)若m＜n，则本要素不进行数据还原处理；步骤23，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，筛选规则为：i)如果M_i＝1或i＝0或i＝n-1，则该分组F_j中第i个点G_i作为控制点不进行处理；ii)如果M_i＝0且i≠0且i≠n-1，则该分组F_j中第i个点G_i转入下一个步骤进行处理；步骤24，判断点G_i是否需要进行还原处理a)查找与点G_i(X″_i，Y″_i)相邻的左右两个控制点A(X_m，Y_m)、B(X_n，Y_n)；b)以A点、G_i点为端点，生成向量(X″_i-X_m，Y″_i-Y_m)，以A点、B点为端点，生成向量(X_n-X_m，Y_n-Y_m)；c)计算向量和的夹角θ′；d)根据θ′值判断是否进行下一步还原处理，规则为：i)如果则G_i不处理；ii)如果θ′∈(0，β)∪(β，2β)则G_i转入下一个步骤进行处理；步骤25，判断向量和的左右关系并设置标志值flaga)按下式将G_i(X″_i，Y″_i)绕A点逆时针旋转角度θ′生成临时点T′_i(X′_ti，Y′_ti)；Xti′=Xm+(Xi′′-Xm)×cosθ′-(Yi′′-Ym)×sinθ′Yti′=Ym+(Yi′′-Ym)×cosθ′+(Xi′′-Xm)×sinθ′---(4)]]>b)计算旋转后的向量和的夹角，如果夹角为0，则表明初始状态下向量在的右侧，设flag为false，否则向量在的左侧设flag为true；步骤26，利用角度旋转方法对G_i进行还原，根据与的夹角θ′及flag值做以下处理：i)如果θ′∈(0，β)且flag为true，或者θ′∈(β，2β)且flag为false，利用下式将G_i绕A点逆时针旋转角度β还原成G_i(X_i，Y_i)；Xi=Xm+(Xi′′-Xm)×cosβ-(Yi′′-Ym)×sinβYi=Ym+(Yi′′-Ym)×cosβ+(Xi′′-Xm)×sinβ---(5)]]>ii)如果θ′∈(0，β)且flag为false，或者θ′∈(β，2β)且flag为true，利用下式将G_i绕A点顺时针旋转角度β还原成G_i(X_i，Y_i)；Xi=Xm+(Xi′′-Xm)×cos(-β)-(Yi′′-Ym)×sin(-β)Yi=Ym+(Yi′′-Ym)×cos(-β)+(Xi′′-Xm)×sin(-β)---(6)]]>步骤27，重复上述步骤22到26，直至每一要素处理完毕后，保存还原后的数据文件。