[发明专利]一种适用于数字高程模型的信息伪装与还原方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数字高程模型信息伪装与还原方法，尤其是一种适用于大数据量数字高程模型信息伪装的快速实现方法。

背景技术

数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）是按照空间地理坐标将不同位置的高程信息以数字形式组织在一起形成的空间分布模型，模拟真实的地貌和地形信息，是对地形形状的数学描述。目前已被广泛应用于经济领域和国防建设的各个方面，是国家空间数据基础设施的一项基本内容。随着计算机技术和网络技术的不断发展，地理空间数据的信息安全问题受到极大的关注，DEM信息的安全存储和传输技术成为当前发展迅速、极具潜力的测绘和信息安全领域新技术之一。

在DEM信息安全方面，以往国内的主要技术是利用密码学方法进行加密处理，将有意义的空间信息转换成无意义的内容在公开信道进行传输，主要存在以下问题：1）目标明显，容易受到攻击。通过加密的DEM数据成为乱码，容易给人一种“此地无银三百两”的感觉，是有心之人的重点攻击对象；2）安全性难以得到保证。任何一种密码学算法在理论上都是可以被攻破的，采用加密方式进行保护的DEM数据一旦被发现，就可能被分析得到原始信息；3）原始信息容易被破坏和篡改。即使攻击者不能破译出正确的空间地理信息，也可以将数据破坏，影响DEM数据的正常传输。

因此，需要研究一种具有迷惑性的DEM信息保护方法，使其在传输过程中能够掩人耳目，躲过攻击。数字高程模型信息伪装技术就是这样一种技术，它通过一定的映射方法，将原始DEM数据伪装成其他看似无关的DEM数据，处理前后数据组织形式完全相同，具有极强的迷惑性。由于信息伪装技术对伪装对象具有特殊的要求，目前专门针对DEM信息伪装进行的研究还比较少，仅有的一些研究大多是将密码学方法进行改进，效率低下，不适用于大规模的数据处理，在进行大数据量DEM信息伪装时一般需要进行数据压缩，损失了大量的地形细节信息。

为了保证DEM数据的安全存储和传输，同时提高DEM信息伪装技术的效率，本发明提出了一种适用于数字高程模型信息伪装的快速实现方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种快速实现的适用于数字高程模型的信息伪装与还原方法，用以解决现有伪装技术效率低、不适于大规模数据处理的问题。

为实现上述目的，本发明的方案包括：

适用于数字高程模型的信息伪装方法，包括：

步骤1，将待伪装的DEM数据中高程数值进行预处理，转换为偶数位数的整数，位数为m；

本发明中进行高程数值伪装的方法主要针对位数为偶数的整数型数值，由于数字高程模型中的高程数值一般为浮点型数据，不可能完全满足这个条件，因此在进行数据伪装前，首先应对DEM数据进行处理，按照下列公式将DEM中所有将要进行伪装的高程数值转换为偶数位数的整数。

A0=[A·10|m-dA|],]]>m≥4且为偶数

其中，A₀表示预处理后准备进行伪装的数值；m是预处理后该数值能够保留的位数，由于DEM数据表示实际地形地貌，每个高程数值与现实世界都是一一对应的关系，地球表面上，最高点与最低点分别是珠穆朗玛峰和太平洋的马里亚纳海沟，其海拔高度大约分别为8844.43米和-11304米，所以陆上最高点高程数值的整数位数最多为四位，所以为了不影响高程信息的正常使用，m的取值最小应为4（如果涉及到海洋，m最小取值可能为6）；d_A表示处理前高程数值A在整数部分的位数；[]表示取整符号。通过预处理的高程数值转化成为m位的整数。

数据预处理在一定程度上降低了DEM的精度，但是由于高程的取值范围所限，通过预处理m值的选取可以决定数据精度，如果m取8则处理后的数值至少保留了原高程数值三位小数的精度，在陆地上甚至至少保留了四位小数的精度，即精确到了厘米级或者更高，完全可以满足日常使用对DEM数据精度的要求。