一、引 言
人类从事社会和经济活动所涉及的信息很大一部分与地理位置相关，这为地理信息产业的发展奠定了坚实的基础。随着我国社会和经济的快速发展，对地理信息资源和技术的需求与日俱增，无论是政府决策、国防建设、企业管理，还是大众信息服务，对地理信息资源和地理信息技术都提出了更高的要求。地理信息产业就是在市场经济条件下测绘业务的拓展、3S技术产业化以及地理信息资源开发利用社会化共同推进的产物。目前，我国地理信息产业已经形成一定的产业规模，市场需求巨大，正处在一个快速发展的阶段。
地理信息产业的核心是地理信息资源，地理信息资源的重要组成部分是基础地理信息。然而，基础地理信息是一种不同于一般信息产品的特殊商品，它大部分涉及国家秘密和信息安全。所以，地理信息产业区别于其它产业的一个重要特征是，所需要的地理信息资源、同时也是涉及国家安全的重要信息资源。因此，对基础地理信息的生产和使用进行规范的监管是必要的，而对基础地理信息数据的版权保护是一项至关重要的技术，它可以为地理信息产业的健康、快速地发展提供强有力的技术保障。
目前，在信息安全领域中，通常有两种基本的技术途径，即信息加密技术和信息隐藏技术。信息加密技术是通过某种加密算法将数据变换成只有经过解密后才可读的密文来加以保护，使未经授权的用户通过不正当的途径得到密文也难以获取有用的信息。信息隐藏技术是利用人类感觉器官的不敏感（感觉冗余），以及数字信号本身存在的冗余（数据特征冗余），将特定的信息隐藏于一个宿主信号（掩护体）中，使之不被察觉或不易被注意到，而且不影响宿主信号的感觉效果和使用价值。从信息隐藏技术来看，比较适合地理信息产品需求的技术就是信息隐藏中的数字水印技术，它是一种有效解决版权保护和信息安全的技术。如何更好地、有效地利用数字水印技术来保护地理信息产品的数据版权问题，这也是当前一个亟待解决的问题。数字水印是一种将特制的、不可见的标记，利用数字内容内嵌的方法隐藏在数字内容中，由此来确定版权拥有者、认证数字内容来源的真实性、识别购买者，提供关于数字内容的其它附件信息（包括文字或者图标），确认所有权认证和跟踪侵权行为。一般情况下，数字水印技术包括四个方面--数字水印信息的生成技术、数字水印信息的嵌入技术、数字水印信息的提取技术以及数字水印信息的性能评估。
二、地理信息数据版权保护技术的研究现状
随着因特网的日益普及，多媒体信息交流达到了前所未有的深度和广度，但作品侵权也随之更加容易，篡改也更加方便，对电子信息产品版权的保护越来越受到严峻的挑战。因此，如何保护作品版权已受到人们的高度重视，而如今信息隐藏技术，特别是数字水印技术作为电子信息产品版权保护的有力措施，在这一挑战的推动下取得了长足的进步，并得到广泛的研究和应用。然而，由于地理信息产品的特殊性（比如：文件大小、格式繁多、精度问题等）在一定程度上束缚了数字水印技术在地理信息产品中的应用。本小节先回顾一下国内关于数字水印技术本身以及它在地理信息产品中的应用论文的发表情况，接着介绍数字水印技术的研究现状以及它在地理信息产品中的应用情况。
(一) 论文发表情况
在中国期刊网全文数据库中，以（题名=数字水印）为检索条件进行检索，得到关于不同年代发表数字水印的论文数量；另外在专业检索中，以（题名=数字水印 and (题名=地理 or 题名=遥感 or 题名=栅格 or 题名= 矢量)）为检索条件进行检索，得到不同年代数字水印技术在地理信息产品中的应用论文的数量，最后的结果列在表1中，表中的第一行分别表示发表关于数字水印的论文数量和数字水印在地理信息产品方面的应用论文的数量，第一列表示年代，最后一行表示从1997年到2008年发表的论文总量。
从上表中可以发现，数字水印技术从2000年开始，越来越受到人们的关注，发表论文数量逐年递增，到2007年达到最多共有493篇。然而，这与数字水印在地理信息产品中的应用论文数量形成鲜明的反差。从2001年发表第一篇关于数字水印技术在地理信息产品中的应用论文开始，到了2007年一年才发表9篇。从总数来看，数字水印的论文从1997年到2008年一共发表了2425篇，而数字水印技术在地理信息产品中的应用论文仅有36篇。由此看来，数字水印技术在地理信息产品中的应用程度还远远不够，有待于进一步进行深入的应用研究。
另外，地理信息产品数据主要包括矢量和栅格两种数据类型。本文对数字水印技术在地理信息产品中的应用论文进行进一步的分析，按照不同的年代分别列出数字水印技术在矢量和栅格数据中的应用论文数量，见表2。在表2中，第一行表示年代，第一列表示数据类型，最后一列表示2001年到2008年数字水印技术在矢量和栅格数据中应用论文的总数。
从上表中可以看出，数字水印技术在矢量数据方面的论文数量明显要多于数字水印技术在栅格数据方面的应用论文数量。
(二) 研究现状
数字水印就是向欲被保护的多媒体数据嵌入某种信息，以满足保护所有者的权益等要求。数字水印技术中研究最多的是数字图像的水印方法，并且近年来发展迅速。在国外，比较早的有Schyndel在1994年提出基于LSB的水印算法。1997年，Cox等人将二值水印序列嵌入到经离散余弦变换（DCT）分解的系数中，该方法不仅具有一定的鲁棒性，而且还能抵抗图像处理和几何变形；1998年，Hsu等人提出了离散小波变换（DWT）算法，该算法虽然可以抵抗图像处理，但却难以在图像几何变形后提取水印，并且需要原始图像才能提取水印。总的来说，数字水印方法可分为以下两类：①提取或检测水印时需要原始图像或者原始水印的私有水印方法；②提取或检测水印时无需原始信息的公开水印方法。而图像的水印技术根据水印嵌入的方式大致可以分为：空间域技术（水印被直接嵌入在图像的亮度值上）和变换域技术（即首先将图像做某种数学变换，然后将水印嵌入到变换系数中）两类。从目前的情况看，变换域方法的应用正变得日益普遍，因为变换域方法通常都具有很好的鲁棒性，其对图像压缩、常用的图像滤波以及噪声均有一定的抵抗力。
虽然目前关于数字水印的研究很多，但它们绝大部分都集中在图像、音频和视频领域。而在地理信息产品中有关数字水印技术的研究还很少，造成这方面研究偏少的主要原因是在一定程度上嵌入的数字水印会损失地理信息产品的精度；另外，地理信息产品的结构复杂而且也不统一，所以，目前比较适合地理信息产品的数字水印算法为数不多，这一点也可以从目前发表的论文情况表现出来。所以，目前数字水印技术逐渐开始引起测绘领域的学者和专家的重视；另一方面，随着测绘产品的增多和应用的推广，正吸引着越来越多、其它行业的学者和专家涉足数字水印技术在地理信息产品中的应用研究。
三、数字水印技术对地理信息产业发展的影响
对传统的纸质地图而言，条形码技术或激光防伪技术是非常有效的版权保护手段，在国家的版权保护法及知识产权保护法的保护下，对保护正品、保护产权及打击非法地图产品方面都起到举足轻重的作用。但是，随着地理信息产品（数字地图）的出现，地图的版权保护问题遇到了新的挑战。与纸质地图相比，数字地图原则上具有无限可复制性，并且复制具有极大的简便性、成本的低廉性、传播的便捷性，以及数字地图的复制产品和原始版本是一模一样的，因此一些不法用户和商家随意复制、篡改、传播数字地图数据，造成数字地图的管理出现严重的失控状态，面临着许多安全问题，不利于地理信息产业朝着健康、有序地方向发展。
数字水印技术通过在数据中加入生产者、管理者或使用者的水印信息，当需要的时候可以通过相应的算法提取出水印信息，证明数据的版权归属，起到打击盗版、保护版权的作用，是数字时代解决地理信息产品数据版权保护的一种有效手段。通过在地理信息产品中加入数字水印可以起到版权保护的作用，以杜绝数据的非法复制和传播。因而，通过数字水印技术可以保护地理信息产品的数据版权。
四、小 结
传统的激光防伪技术和条形码技术等方法比较适合纸质地图产品，对于目前的地理信息产品（数字地图）来说，需要寻求新的技术手段来解决。数字水印技术是随着信息技术的发展以及信息安全问题的需求而发展起来的保护数据安全的一门新技术，是一种可以在开放的网络环境下保护版权、认证来源及完整性的新技术，无疑会给网络化信息的安全保存和传送开辟一条全新的途径，它将是保障信息安全性的一个重要技术，甚至被认为是多媒体内容保护的最后一道防线[13]。目前，关于数字水印技术的研究主要集中在图像视频、音频和文本数据领域，尤其是在图像领域的应用更为成熟，学者和专家们从不同的角度提出了大量的算法。然而，关于在地理信息产品中嵌入数字水印的技术方面的论文不多，目前还处在一个起步阶段。
发展地理信息产业，必须以保障国家安全和利益为前提。地理信息产业的发展直接关系到地理信息资源的安全，关系到国家的秘密和信息安全，地理信息产业发展的规模和效益直接受制于地理信息保密制度和数据版权的保护。利用数字水印技术来保护地理信息产品的数据版权，目前这是一种行之有效的方法，同时这也是一个亟待解决的问题。它的解决可以为地理信息产业的健康、有序、快速地发展提供强有力的技术保障。（虞欣 张海涛 贾光军 董明 肖洲）
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