一、引　言

　　人類(lèi)從事社會(huì)和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)所涉及的信息很大一部分與地理位置相關(guān)，這為地理信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。隨著我國(guó)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)地理信息資源和技術(shù)的需求與日俱增，無(wú)論是政府決策、國(guó)防建設(shè)、企業(yè)管理，還是大眾信息服務(wù)，對(duì)地理信息資源和地理信息技術(shù)都提出了更高的要求。地理信息產(chǎn)業(yè)就是在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下測(cè)繪業(yè)務(wù)的拓展、3S技術(shù)產(chǎn)業(yè)化以及地理信息資源開(kāi)發(fā)利用社會(huì)化共同推進(jìn)的產(chǎn)物。目前，我國(guó)地理信息產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成一定的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，市場(chǎng)需求巨大，正處在一個(gè)快速發(fā)展的階段。

　　地理信息產(chǎn)業(yè)的核心是地理信息資源，地理信息資源的重要組成部分是基礎(chǔ)地理信息。然而，基礎(chǔ)地理信息是一種不同于一般信息產(chǎn)品的特殊商品，它大部分涉及國(guó)家秘密和信息安全。所以，地理信息產(chǎn)業(yè)區(qū)別于其它產(chǎn)業(yè)的一個(gè)重要特征是，所需要的地理信息資源、同時(shí)也是涉及國(guó)家安全的重要信息資源。因此，對(duì)基礎(chǔ)地理信息的生產(chǎn)和使用進(jìn)行規(guī)范的監(jiān)管是必要的，而對(duì)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的版權(quán)保護(hù)是一項(xiàng)至關(guān)重要的技術(shù)，它可以為地理信息產(chǎn)業(yè)的健康、快速地發(fā)展提供強(qiáng)有力的技術(shù)保障。

　　目前，在信息安全領(lǐng)域中，通常有兩種基本的技術(shù)途徑，即信息加密技術(shù)和信息隱藏技術(shù)。信息加密技術(shù)是通過(guò)某種加密算法將數(shù)據(jù)變換成只有經(jīng)過(guò)解密后才可讀的密文來(lái)加以保護(hù)，使未經(jīng)授權(quán)的用戶通過(guò)不正當(dāng)?shù)耐緩降玫矫芪囊搽y以獲取有用的信息。信息隱藏技術(shù)是利用人類(lèi)感覺(jué)器官的不敏感（感覺(jué)冗余），以及數(shù)字信號(hào)本身存在的冗余（數(shù)據(jù)特征冗余），將特定的信息隱藏于一個(gè)宿主信號(hào)（掩護(hù)體）中，使之不被察覺(jué)或不易被注意到，而且不影響宿主信號(hào)的感覺(jué)效果和使用價(jià)值。從信息隱藏技術(shù)來(lái)看，比較適合地理信息產(chǎn)品需求的技術(shù)就是信息隱藏中的數(shù)字水印技術(shù)，它是一種有效解決版權(quán)保護(hù)和信息安全的技術(shù)。如何更好地、有效地利用數(shù)字水印技術(shù)來(lái)保護(hù)地理信息產(chǎn)品的數(shù)據(jù)版權(quán)問(wèn)題，這也是當(dāng)前一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。數(shù)字水印是一種將特制的、不可見(jiàn)的標(biāo)記，利用數(shù)字內(nèi)容內(nèi)嵌的方法隱藏在數(shù)字內(nèi)容中，由此來(lái)確定版權(quán)擁有者、認(rèn)證數(shù)字內(nèi)容來(lái)源的真實(shí)性、識(shí)別購(gòu)買(mǎi)者，提供關(guān)于數(shù)字內(nèi)容的其它附件信息（包括文字或者圖標(biāo)），確認(rèn)所有權(quán)認(rèn)證和跟蹤侵權(quán)行為。一般情況下，數(shù)字水印技術(shù)包括四個(gè)方面--數(shù)字水印信息的生成技術(shù)、數(shù)字水印信息的嵌入技術(shù)、數(shù)字水印信息的提取技術(shù)以及數(shù)字水印信息的性能評(píng)估。

　　二、地理信息數(shù)據(jù)版權(quán)保護(hù)技術(shù)的研究現(xiàn)狀

　　隨著因特網(wǎng)的日益普及，多媒體信息交流達(dá)到了前所未有的深度和廣度，但作品侵權(quán)也隨之更加容易，篡改也更加方便，對(duì)電子信息產(chǎn)品版權(quán)的保護(hù)越來(lái)越受到嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。因此，如何保護(hù)作品版權(quán)已受到人們的高度重視，而如今信息隱藏技術(shù)，特別是數(shù)字水印技術(shù)作為電子信息產(chǎn)品版權(quán)保護(hù)的有力措施，在這一挑戰(zhàn)的推動(dòng)下取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，并得到廣泛的研究和應(yīng)用。然而，由于地理信息產(chǎn)品的特殊性（比如：文件大小、格式繁多、精度問(wèn)題等）在一定程度上束縛了數(shù)字水印技術(shù)在地理信息產(chǎn)品中的應(yīng)用。本小節(jié)先回顧一下國(guó)內(nèi)關(guān)于數(shù)字水印技術(shù)本身以及它在地理信息產(chǎn)品中的應(yīng)用論文的發(fā)表情況，接著介紹數(shù)字水印技術(shù)的研究現(xiàn)狀以及它在地理信息產(chǎn)品中的應(yīng)用情況。

　　(一) 論文發(fā)表情況

　　在中國(guó)期刊網(wǎng)全文數(shù)據(jù)庫(kù)中，以（題名=數(shù)字水印）為檢索條件進(jìn)行檢索，得到關(guān)于不同年代發(fā)表數(shù)字水印的論文數(shù)量；另外在專(zhuān)業(yè)檢索中，以（題名=數(shù)字水印 and (題名=地理 or 題名=遙感 or 題名=柵格 or 題名= 矢量)）為檢索條件進(jìn)行檢索，得到不同年代數(shù)字水印技術(shù)在地理信息產(chǎn)品中的應(yīng)用論文的數(shù)量，最后的結(jié)果列在表1中，表中的第一行分別表示發(fā)表關(guān)于數(shù)字水印的論文數(shù)量和數(shù)字水印在地理信息產(chǎn)品方面的應(yīng)用論文的數(shù)量，第一列表示年代，最后一行表示從1997年到2008年發(fā)表的論文總量。

        從上表中可以發(fā)現(xiàn)，數(shù)字水印技術(shù)從2000年開(kāi)始，越來(lái)越受到人們的關(guān)注，發(fā)表論文數(shù)量逐年遞增，到2007年達(dá)到最多共有493篇。然而，這與數(shù)字水印在地理信息產(chǎn)品中的應(yīng)用論文數(shù)量形成鮮明的反差。從2001年發(fā)表第一篇關(guān)于數(shù)字水印技術(shù)在地理信息產(chǎn)品中的應(yīng)用論文開(kāi)始，到了2007年一年才發(fā)表9篇。從總數(shù)來(lái)看，數(shù)字水印的論文從1997年到2008年一共發(fā)表了2425篇，而數(shù)字水印技術(shù)在地理信息產(chǎn)品中的應(yīng)用論文僅有36篇。由此看來(lái)，數(shù)字水印技術(shù)在地理信息產(chǎn)品中的應(yīng)用程度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，有待于進(jìn)一步進(jìn)行深入的應(yīng)用研究。

　　另外，地理信息產(chǎn)品數(shù)據(jù)主要包括矢量和柵格兩種數(shù)據(jù)類(lèi)型。本文對(duì)數(shù)字水印技術(shù)在地理信息產(chǎn)品中的應(yīng)用論文進(jìn)行進(jìn)一步的分析，按照不同的年代分別列出數(shù)字水印技術(shù)在矢量和柵格數(shù)據(jù)中的應(yīng)用論文數(shù)量，見(jiàn)表2。在表2中，第一行表示年代，第一列表示數(shù)據(jù)類(lèi)型，最后一列表示2001年到2008年數(shù)字水印技術(shù)在矢量和柵格數(shù)據(jù)中應(yīng)用論文的總數(shù)。

　　從上表中可以看出，數(shù)字水印技術(shù)在矢量數(shù)據(jù)方面的論文數(shù)量明顯要多于數(shù)字水印技術(shù)在柵格數(shù)據(jù)方面的應(yīng)用論文數(shù)量。

　　(二) 研究現(xiàn)狀

　　數(shù)字水印就是向欲被保護(hù)的多媒體數(shù)據(jù)嵌入某種信息，以滿足保護(hù)所有者的權(quán)益等要求。數(shù)字水印技術(shù)中研究最多的是數(shù)字圖像的水印方法，并且近年來(lái)發(fā)展迅速。在國(guó)外，比較早的有Schyndel在1994年提出基于LSB的水印算法。1997年，Cox等人將二值水印序列嵌入到經(jīng)離散余弦變換（DCT）分解的系數(shù)中，該方法不僅具有一定的魯棒性，而且還能抵抗圖像處理和幾何變形；1998年，Hsu等人提出了離散小波變換（DWT）算法，該算法雖然可以抵抗圖像處理，但卻難以在圖像幾何變形后提取水印，并且需要原始圖像才能提取水印。總的來(lái)說(shuō)，數(shù)字水印方法可分為以下兩類(lèi)：①提取或檢測(cè)水印時(shí)需要原始圖像或者原始水印的私有水印方法；②提取或檢測(cè)水印時(shí)無(wú)需原始信息的公開(kāi)水印方法。而圖像的水印技術(shù)根據(jù)水印嵌入的方式大致可以分為：空間域技術(shù)（水印被直接嵌入在圖像的亮度值上）和變換域技術(shù)（即首先將圖像做某種數(shù)學(xué)變換，然后將水印嵌入到變換系數(shù)中）兩類(lèi)。從目前的情況看，變換域方法的應(yīng)用正變得日益普遍，因?yàn)樽儞Q域方法通常都具有很好的魯棒性，其對(duì)圖像壓縮、常用的圖像濾波以及噪聲均有一定的抵抗力。

　　雖然目前關(guān)于數(shù)字水印的研究很多，但它們絕大部分都集中在圖像、音頻和視頻領(lǐng)域。而在地理信息產(chǎn)品中有關(guān)數(shù)字水印技術(shù)的研究還很少，造成這方面研究偏少的主要原因是在一定程度上嵌入的數(shù)字水印會(huì)損失地理信息產(chǎn)品的精度；另外，地理信息產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)復(fù)雜而且也不統(tǒng)一，所以，目前比較適合地理信息產(chǎn)品的數(shù)字水印算法為數(shù)不多，這一點(diǎn)也可以從目前發(fā)表的論文情況表現(xiàn)出來(lái)。所以，目前數(shù)字水印技術(shù)逐漸開(kāi)始引起測(cè)繪領(lǐng)域的學(xué)者和專(zhuān)家的重視；另一方面，隨著測(cè)繪產(chǎn)品的增多和應(yīng)用的推廣，正吸引著越來(lái)越多、其它行業(yè)的學(xué)者和專(zhuān)家涉足數(shù)字水印技術(shù)在地理信息產(chǎn)品中的應(yīng)用研究。

　　三、數(shù)字水印技術(shù)對(duì)地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的影響

　　對(duì)傳統(tǒng)的紙質(zhì)地圖而言，條形碼技術(shù)或激光防偽技術(shù)是非常有效的版權(quán)保護(hù)手段，在國(guó)家的版權(quán)保護(hù)法及知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)法的保護(hù)下，對(duì)保護(hù)正品、保護(hù)產(chǎn)權(quán)及打擊非法地圖產(chǎn)品方面都起到舉足輕重的作用。但是，隨著地理信息產(chǎn)品（數(shù)字地圖）的出現(xiàn)，地圖的版權(quán)保護(hù)問(wèn)題遇到了新的挑戰(zhàn)。與紙質(zhì)地圖相比，數(shù)字地圖原則上具有無(wú)限可復(fù)制性，并且復(fù)制具有極大的簡(jiǎn)便性、成本的低廉性、傳播的便捷性，以及數(shù)字地圖的復(fù)制產(chǎn)品和原始版本是一模一樣的，因此一些不法用戶和商家隨意復(fù)制、篡改、傳播數(shù)字地圖數(shù)據(jù)，造成數(shù)字地圖的管理出現(xiàn)嚴(yán)重的失控狀態(tài)，面臨著許多安全問(wèn)題，不利于地理信息產(chǎn)業(yè)朝著健康、有序地方向發(fā)展。

　　數(shù)字水印技術(shù)通過(guò)在數(shù)據(jù)中加入生產(chǎn)者、管理者或使用者的水印信息，當(dāng)需要的時(shí)候可以通過(guò)相應(yīng)的算法提取出水印信息，證明數(shù)據(jù)的版權(quán)歸屬，起到打擊盜版、保護(hù)版權(quán)的作用，是數(shù)字時(shí)代解決地理信息產(chǎn)品數(shù)據(jù)版權(quán)保護(hù)的一種有效手段。通過(guò)在地理信息產(chǎn)品中加入數(shù)字水印可以起到版權(quán)保護(hù)的作用，以杜絕數(shù)據(jù)的非法復(fù)制和傳播。因而，通過(guò)數(shù)字水印技術(shù)可以保護(hù)地理信息產(chǎn)品的數(shù)據(jù)版權(quán)。

　　四、小 結(jié)

　　傳統(tǒng)的激光防偽技術(shù)和條形碼技術(shù)等方法比較適合紙質(zhì)地圖產(chǎn)品，對(duì)于目前的地理信息產(chǎn)品（數(shù)字地圖）來(lái)說(shuō)，需要尋求新的技術(shù)手段來(lái)解決。數(shù)字水印技術(shù)是隨著信息技術(shù)的發(fā)展以及信息安全問(wèn)題的需求而發(fā)展起來(lái)的保護(hù)數(shù)據(jù)安全的一門(mén)新技術(shù)，是一種可以在開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下保護(hù)版權(quán)、認(rèn)證來(lái)源及完整性的新技術(shù)，無(wú)疑會(huì)給網(wǎng)絡(luò)化信息的安全保存和傳送開(kāi)辟一條全新的途徑，它將是保障信息安全性的一個(gè)重要技術(shù)，甚至被認(rèn)為是多媒體內(nèi)容保護(hù)的最后一道防線[13]。目前，關(guān)于數(shù)字水印技術(shù)的研究主要集中在圖像視頻、音頻和文本數(shù)據(jù)領(lǐng)域，尤其是在圖像領(lǐng)域的應(yīng)用更為成熟，學(xué)者和專(zhuān)家們從不同的角度提出了大量的算法。然而，關(guān)于在地理信息產(chǎn)品中嵌入數(shù)字水印的技術(shù)方面的論文不多，目前還處在一個(gè)起步階段。

　　發(fā)展地理信息產(chǎn)業(yè)，必須以保障國(guó)家安全和利益為前提。地理信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展直接關(guān)系到地理信息資源的安全，關(guān)系到國(guó)家的秘密和信息安全，地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的規(guī)模和效益直接受制于地理信息保密制度和數(shù)據(jù)版權(quán)的保護(hù)。利用數(shù)字水印技術(shù)來(lái)保護(hù)地理信息產(chǎn)品的數(shù)據(jù)版權(quán)，目前這是一種行之有效的方法，同時(shí)這也是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。它的解決可以為地理信息產(chǎn)業(yè)的健康、有序、快速地發(fā)展提供強(qiáng)有力的技術(shù)保障。（虞欣　張海濤　賈光軍　董明　肖洲）