[发明专利]一种基于几何代数的地理向量场数据脱密与恢复方法

说明书

本发明公开了一种基于几何代数的地理向量场数据脱密与恢复方法，包括：密钥生成中地理向量场数据坐标点及其扰动量的确定、脱密中误差的计算、脱密参数的确定和密钥的加密保存；脱密处理中密钥文件解密读取、打开地理向量场数据、遍历待脱密地理向量场数据要素并获取坐标点、归一化坐标并进行脱密处理、保存脱密后的地理向量场数据；恢复处理中密钥文件解密处理，脱密后地理向量场数据的恢复处理、恢复后地理向量场数据保存。本发明具有抗攻击能力强、脱密后地理向量场数据可以利用密钥进行恢复、且具有全局扰动随机、有效快捷等特性，可为地理向量场数据在共享、传输、存储等多方面提供技术支持。

技术领域

本发明涉及地理信息安全技术领域，特别是涉及一种基于几何代数的地理向量场数据脱密与恢复方法。

背景技术

地理向量场数据是地理信息数据的重要组成部分，也是地球科学研究的重要数据来源。近年来，随着全球空间对地观测手段不断拓展、计算机处理能力的不断提升，以及气候模式模拟研究的不断深入。大量地理向量场数据正快速产生、传输并应用，极大地推动了全球性或大区域性的气候、环境变化的模拟与分析研究。另一方面，作为一大批数字化的地理信息数据，包含大量资源、环境等领域的敏感信息。特别是一些重要的地理信息时空数据，涉及到国家主权、国土安全，对国家现代化建设具有非常重要的意义，因而需要通过脱密技术等技术手段将秘密级地理向量场数据转变为符合公开精度要求的地理向量场数据才能进行共享应用。

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。但目前现有地理向量场数据脱密模型与方法主要存在以下不足：①线性脱密方法相对简单，且缺乏随机扰动，安全性较低。②非线性脱密方法在随机扰动量无法有效控制，导致脱密后地理向量场数据无法满足脱密需求。③一些非线性脱密方法难以在密钥的支撑下精确逆向恢复，降低了脱密后的地理向量场数据的使用价值，不利于脱密后的地理向量场数据与原始地理向量场数据的集成应用。

发明内容

发明目的：针对现有技术的不足，本发明提出一种基于几何代数的地理向量场数据脱密与恢复方法，几何代数是以维度运算为基础，能够方便的实现维度扩充与缩进的数学运算。几何代数的多维度运算可支撑地理向量场数据快速脱密运算。本方法在顾及地理向量场数据整体变换的同时增加全局的随机扰动，具有抗攻击性和安全性强、误差可控、支持通过密钥精确恢复地理向量场数据、有效快捷等特点。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于几何代数的地理向量场数据脱密与恢复方法，包括以下步骤：

(1)密钥生成：包括密钥生成中地理向量场数据坐标点及其扰动量的确定、脱密过程中的目标坐标点归一化、脱密过程中误差的计算、脱密参数的确定、密钥的加密保存；

(2)脱密处理：包括脱密处理中密钥文件解密读取、打开待脱密地理向量场数据、遍历待脱密地理向量场数据要素并获取坐标点、归一化坐标点并进行脱密处理、保存脱密后的地理向量场数据；

(3)恢复处理：包括恢复处理中密钥文件解密处理，脱密后地理向量场数据的恢复处理、恢复后地理向量场数据保存。

进一步的，步骤(1)中地理向量场数据坐标点及其扰动量的确定，包括以下步骤：

(101)确定待脱密的地理向量场数据范围

打开待脱密的地理向量场数据，获取其最小外接矩形R，R左上角的角坐标为(x_min，y_min)，R的右下角的角点坐标为(x_max，y_max)；并按照以下公式计算待脱密的地理向量场数据范围的长度Length和宽度Height；

(102)密钥生成中地理向量场数据坐标点及其扰动量的确定