[发明专利]一种基于共享安全的矢量地图切片策略与方法

摘要

本发明提出的解决方案为一种基于共享安全的矢量地图切片策略与方法，其特征在于首先用脆弱矢量图形水印技术，保证传输矢量地图数据的本地缓存安全与数据传输的完整性，其次对矢量地图数据进行多级切片，在有限的网络传输能力下，保障从服务器端到客户终端的地图数据传输以多级切片作为基本单元，从客户终端快速接收到多级切片矢量地图数据，第三，客户终端在接收到的矢量地图后，先进行脆弱数字水印验证，确保数据的完整性，以防止矢量地图数据被伪造与攻击，如果发现有攻击现象，再请求重新传输，并发出网络安全警告；第四，由于大量的矢量数据需要本地缓存，依赖数字水印技术追踪技术，改变现在以协议为基础的数据安全管理模式，极大地提高客户端用户的数字安全意识，保障本地矢量数据的安全性。最后将切片拼接成完整地图。

主权项

1.本发明提出的解决方案为一种基于共享安全的矢量地图切片策略与方法，其特征在于首先用脆弱矢量图形水印技术，保证传输矢量地图数据的本地缓存安全与数据传输的完整性，其次对矢量地图数据进行多级切片，在有限的网络传输能力下，保障从服务器端到移动终端的地图数据传输以多级切片作为基本单元，从客户终端快速接收到多级切片矢量地图数据，第三，客户终端在接收到的矢量地图后，先进行脆弱数字水印验证，确保数据的完整性，以防止矢量地图数据被伪造与攻击，如果发现有伪造与攻击现象，再请求重新传输，并发现网络安全警告；第四，由于大量的矢量数据需要本地缓存，依赖数字水印技术追踪技术，改变现在以协议为基础的数据安全管理模式，极大地提高客户端用户的数字安全意识，保障本地矢量数据的安全性；最后将切片拼接成完整地图；所采用的技术方案是：(1)、矢量地图数字脆弱水印信息的嵌入(1.1)、从数据指纹控制中心的指纹数据库中获取所有者备案虚拟图形数字水印信息(1.2)、对虚拟图形数字水印信息与矢量地图的坐标序列数据进行动态重构与整体布局包含所有者指纹信息的虚拟网格线(1.3)、脆弱水印信息特征点的嵌入过程对矢量地图数据中具有2个顶点以上的坐标序列与虚拟图形数字水印信息中的每一条虚拟网格线检测是否有交点，如果存在交点，那么就根据特征点嵌入策略，把相关交点插入到坐标序列中，具体方法步骤如下：(1.3.1)、读取矢量地图坐标序列数据；(1.3.2)、对坐标序列数据中的相邻两点，判断虚拟网格直线Y＝kX+b与线段(X1，Y1)‑(X2，Y2)之间是否有交点，把(X1，Y1)和(X2，Y2)分别代入虚拟网格直线Y＝KX+B得如下判别式：当(Y2‑kX2‑b)×(Y1‑kX1‑b)＞0，则说明(X1，Y1)和(X2，Y2)在虚拟网格直线同一侧，因此不可能存在交点；当同时成立，则说明线段(X₁，Y₁)‑(X₂，Y₂)与虚拟网格直线Y＝K×X+B相互重叠，有无数个交点，因此放弃此线段的求交；(1.3.3)、如果存在交点，则设交点为(X，Y)，那么其一定是(X1，Y1)‑(X2，Y2)线段上的一点，其(X，Y)坐标可以由(X1，Y1)‑(X2，Y2)两点决定：公式(2)确定的交点(X，Y)代入已知的直线方程Y＝K×X+B求得μ：再把由(3)求得的μ代入(2)式，即可求得(X，Y)坐标的坐标值；(1.3.4)、最后，把特征点插入到坐标序列中的(X1，Y1)与(X2，Y2)之间，得到特征点分布整体的矢量地图数据；(1.3.5)、脆弱水印的检测是嵌入的反向过程，不再重复论述；(2)、多级切片的生成(2.1)、地图切片技术就是按照一定的数学规则，把连续比例的地图划分为多级离散比例，并将每个比例的地图切分成具有一定规格的图片矩阵保存到服务器，建立地图切片名称；与地图坐标的映射关系，当客户端请求地图服务时，服务器直接返回当前请求坐标区域；所对应地图切片，而非动态的生产地图，从而降低服务器的负担，提升地图的浏览速度；(2.2)、矢量地图切片规则矢量地图切分并不仅仅为了将图像分割方便服务器端的传输，而且还要在客户端进行无缝拼接，已达到数据发布共享的目的，因此，在对地图进行切片之间，必须预先定义一组标准的地图切片参数，以保证地图切分过程的一致性以及切片后各地图切片信息描述的完整性.地图切片参数主要包括切片地图的范围、地图的缩放级数、比例尺、切片大小、图片格式、空间参考六项参数；(2.3)、矢量地图切片的具体流程矢量地图切片将全幅地图按金字塔结构进行纵横切割等分成块，得到第n级切片接着把每一个级多级切片又等分成块，得到第n+1级切片，依次类推，直至生成所有等级切片；(2.4)、矢量地图切片的无缝拼接(2.4.1)、矢量地图切片的无缝拼接是客户端利用异步请求从服务器端获取地图切片，然后用DOM(文档对象模型)和JavaScdpt技术将地图切片无缝拼成在二维格网中；在需要显示某个可视范围的地图时，客户端根据地图窗口的显示范围以及当前的缩放级数，计算需要向地图应用服务器请求哪些地图切片，然后针对片客户端缺失的地图切片，将URL的下载路径传给对应的元素的SIC属性，客户端向地图服务器下载所需要的地图切片.由于地图切片本身是对一幅完整地图按照行列序号规则的排列切分，因此，对于下载的多个切片，只需按照切片原来的行列号信息(包含在切片名称中)排序即可将这些地图切片无缝地拼接在一起，得到用户所需要的地图视图；(2.4.2)、客户端向Web应用服务器初次请求Web页面时，可以注意到地图并不是一整张下载下来的，而是按照一块一块地图切片下载的，在下载过程中浏览器并不是锁死的，用户可以在下载地图切片的过程中对页面进行操作，这就是异步请求机制带来的良好用户体验；在客户端得到若干张地图切片之后，将它们无缝地拼接在一起，以获得整张地图的显示效果，用户拖动地图时，离散的若干张地图切片作为一个整体像整张地图一样移动，使用户获得整张地图拖动的用户体验效果；(3)、面向要素对象的矢量对象切片策略不考虑如何确定一张瓦片覆盖哪些矢量要素的问题，假设已经确定有哪些矢量要素被包含在一张瓦片中，而矢量要素跨越多张瓦片的情况是很常见的，那么对于矢量要素跨越多张瓦片的情况该如何处理，为保证数据的完整与分析应用，本发明采用保留完整的矢量要素对象；(3.1)、包含了一张瓦片覆盖的所有矢量要素，不对矢量要素进行切割，保留完整矢量要素，优点是保证了数据完整性，缺点是数据冗余量很大，去重工作将会占据较大矢量瓦片合并的时间和效率；(3.2)、对矢量要素进行切割的一种方案，即瓦片中只包含真正在瓦片中的矢量数据，而不对数据进行其他的处理，优点是简单，缺点是可能会丢失要素，且两张包含相同矢量要素的瓦片可能瓦片合并后矢量数据仍然是截断不完整的；(3.3)、b解决方案的一种改进，即瓦片不止包含真正在瓦片中的部分，还会包含部分边缘数据，且可能会根据需求对多边形添加不存在的边，优点是简单要素可以合并，缺点是程序的复杂度会上升，而且还有数据冗余问题；(3.4)、本发明矢量地图切片所生成的瓦片并不是直接用于矢量地图的显示，而是为矢量地图瓦片的进一步生成做前期准备，且对使用同一份矢量数据生成不同金字塔层级的瓦片中可能涉及到的矢量要素抽取等问题都需要保持要素对象的完整性，所以本发明采用了不对矢量要素进行切割，而是保留完整的矢量要素的方案；(4)、矢量数据切片发布(4.1)、矢量数据切片发布预处理矢量数据在发布之前，通常应用桌面GIS软件按照制图标准对矢量数据进行符号渲染和标注，以满足地图表现的需要.通过矢量数据的渲染显示，可以将矢量数据的发布转换成栅格地图发布，应用切片地图服务，以解决地图服务器动态生成图片带来的效率问题.对于同一份矢量数据，一般的渲染方式通常对应数据的固定比例尺，即当数据的显示比例发生改变时，原有的渲染方式往往不能适用，对于复杂地物的渲染，效果往往也不明显.本发明通过对矢量数据的分层组织，采用多尺度分级渲染的方式，以满足矢量数据切片发布的要求；(4.2)、数据分层组织数据分层是数字地图组成的基本单元，也是实现矢量数据分级渲染的前提，在空间数据管理中，由于不同的要素类型具有不同的空间结构，图层分层的基本原则是将不同要素类型分为不同的图层，如点层、线层、面层、注记层等，在此基础上，再根据矢量数据的内容、类别以及具体的行业标准规范等对矢量数据进行详细分层，数据分层之后，根据地图符号化的相关标准，对每一图层进行符号渲染，包括渲染单一符号图层和多重符号的专题图层，最后按照一定的次序叠加显示，矢量数据的图层划分通常与具体的行业标准相结合，不同的行业应用要求对于数据图层的组织要求也各不相同。