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關鍵詞:3D-GIS 應用現狀 發展趨勢
中圖分類號:TP319 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9416(2012)06-0249-01
自上個世紀60年代在加拿大首次開發了地理信息系統(GIS)以來,不到50年間,GIS技術得到了迅速的成長,在交通、電力、水利、土地管理、電信、消防以及城市規劃治理等領域都有了廣泛和高效的應用。當前,這一技術已突破了從二維到三維的“瓶頸”,出現了三維空間內的GIS技術,給人們帶來了新的視覺沖擊,成為一新的發展方向。
1、三維地理信息系統概述
三維地理信息系統(簡稱GIS),是以計算機的軟件和硬件作為依托,以空間數據庫技術作為基礎,對本維空間數據加以科學的分析和管理,為決策、規劃和研究、管理提供逼真信息的一項全新的技術,這是一種介于空間技術、地理科學和管理科學的多方向、跨學科的新興研究領域。
三維GIS,又與虛擬現實(VR)緊密相聯,是隨虛擬現實這一新技術的產生而發展起來的。VR技術是逼真模擬人在現實世界中的人機交互響應,應用領域極為廣泛。因此三維GIS系統在一些國家也被稱為VRGIS系統。
2、三維地理信息系統的應用現狀
我國對三維GIS研究較晚,可是卻獲得了相對突出的進展。據統計,我國在這一行業中的規模可達1000億元,有大約40萬的從業人員,許多領域已達到或超過國際領先水平,在三維GIS方面的成就尤其突出,在北京就有靈圖、時空信步、國遙新天地等多家主流3D軟件商。當前,三維應用所涉及的行業或領域超過40多個。下面通過舉例來對三維GIS的應用現狀進行簡單的說明。
2.1 土地資源規劃
利用三維GIS系統,可以建立起三維地理國土信息系統,能夠實現三維建筑及其分布的精確可視化,使國土資源的規劃和決策、審批得以更加準確、科學。特別是在系統中可以實現靈活、方便的更新和擴展,能夠動態更新,獲得實時的城市最新三維規劃模型。同時還可以對規劃中的城市進行三維模擬仿真,演示未來城市的景觀和效果,作為設計和規劃的依據,提高城市規劃和管理的效率。
2.2 礦產資源遙感監測
根據對地下及海洋中的礦產資源遙感監測結果,資源的開采規劃和執行狀況、地質環境數據等信息,可以構建出三維平臺,展示、分析、查詢、統計資源的狀態,這一方法具有多參數、多層次、實時或預測等功能和特點,滿足對礦產資源的遙感監測及可視化應用。
2.3 礦井操作安全監控
利用礦山企業的基礎數據信息,可以建立礦山企業的運行分析系統,實現對井下操作工(人)的定位,對設備(物)的狀態監測及遠程控制,對井下瓦斯(環境)等的指標進行監控,使企業可以實現實時、有效的層層管理和控制,提高礦業企業的生產安全狀況,還可根據該系統的反應分析或預測當前的生產作業是足夠科學和合理,從而防范事故的發生。
2.4 旅游景觀服務平臺
為了展現旅游景區的自然和歷史風貌、文化景觀,可以利用三維GIS技術建立網絡化平臺,向訪問者提供動感、直觀和交互式的旅游信息平臺,推廣宣傳旅游資源和產品,提供相應的信息服務,助推客戶和投資企業的對接,大大提升景區的對外形象和品牌效應。
2.5 軍事和公安指揮系統
三維GIS在軍事領域中的應用也是最重要的一個方面,建立實時的、動態的三維地形地貌平臺系統,對于軍事學的重要意義是不言而喻的。當前,這一技術在軍事方面的應用水平高低,也是體現各個國家軍事實力的重要方面。
另外,三維GIS系統還可以應用于公安110指揮系統,輔助進行警情的實時監聽,借助于攝像頭的實時監控,了解治安及警力分布狀況,對于提高治安效果,打擊犯罪,提高警力的利用效率具有重要的意義。
2.6 防洪防汛的預警和管理
根據水利資源和數據,可以建立交互式的三維防汛防洪預警和管理調度系統,對防汛預案進行制定、修改或實時更新和維護,作為抗洪減災的決策平臺,為抗洪防汛提供有效的技術保障。
當然,三維GIS的應用領域不止上述幾個方面,隨著這一技術的不斷發展和成熟,必將獲得更為廣闊的應用空間。
3、發展前景
3.1 GIS的高維化趨勢
當前,GIS軟件基本上能夠用數字高程技術模型或處理三維空間的實體坐標,可是,因為無法有效地建立三維實體的拓撲關系,有些真三維的操作在實現起來就比較困難,也無法持續地體現實體的時間維度上的變化。所以,GIS將會進一步向四維或多維化發展。
四維GIS,是指在原有的空間三維的前提下,加上時間維度或變量而成。以地質特征為例,并不是一成不變的,而是隨著時間的變化呈動態變化,有的變化較緩慢,而像地震、暴風雨、水災和滑坡等這些現象,卻往往會在特定的機制和條件下出現劇烈變化。所以,在三維基礎上加上時間維度,就會逼真地體現出這些變化。當然,增加了時間維度,會產生很多問題,其數據量也將呈幾何級數變化,導致在采集數據、存取和處理等各方面產生一系列的難度。可喜的是,這些難題隨著計算機技術的迅速發展,都會在不遠的將來得到解決。
3.2 三維GIS的智能、網絡以及高集成化趨勢
隨著我國網絡的飛速發展,在網絡上瀏覽以及數據是GIS發展方向,所以說,網絡化是可以說是三維GIS的最流行、最前沿的操作平臺之一。
傳統的GIS的應用主要是在空間的疊加分析以及數據庫方面,但知識處理方面和推理能力上相對欠缺,不難預見,3D-GIS系統會在智能化方面有更加廣闊的發展空間,也能更好地為人類社會服務。而智能GIS技術也必然會促進其向高度集成化方向發展,并將在未來的應用中有著廣闊的發展前途。
參考文獻
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關鍵詞:地理信息系統;現狀;發展方向;未來前景;分析;
引言
當今社會,可以說一個信息社會,科技的發展,直接影響信息數據的發展更新速度,以信息技術和對區域空間應用為特征。作為信息技術和空間應用的載體,GIS近年來在生產生活的多個領域都發揮著重要作用,如防震減災、病蟲害防治、洪水暴雨預警等,越來越引起人們的廣泛關注。現狀良好,讓人欣慰。
同時,不僅僅地理信息技術有所發展,與之相關的其他技術也得到相應發展,GIS與RS,GPS(簡稱“3S技術)的結合集成、面向空間區域對象技術的應用、GIS與專家管理決策分析系統(ES)相結合、GIS的網絡化、GIS與多媒體技術及虛擬現實技術的結合已成為GIS的發展方向。相信將來在研究人員的不斷努力下,也會取得更好的成績。
一、地理信息系統簡介
地理信息系統(GIS)是近代科技革命以來,誕生的一種針對專門地區的十分重要的空間信息系統。它是計算機技術和地理信息的結合,通過對整個地球表層空間中的有關地理分布數據進行采集、儲存、管理,再次對相關數據進行運算、分析、顯示和描述的技術系統。因此又被又稱為“地學信息系統”。
基于位置服務在地理信息系統,在科學研究中,單純的經緯度坐標用處極小,信息價值不大,只有將其只與相關的地理信息相聯系,隨后將其翻譯為一目了然的信息,才會被用戶認識和理解,找到自己所需要的信息。也就是說,用戶必須將獲取到位置信息與所處的地理環境進行分析后才能為用戶活動提供信息支持與服務。所以地理信息系統既是LBS的核心,也是LBS的基礎。
在這個分析的過程,計算機和地理信息系統是相互促進的,計算機的工具對數據的分析與處理十分有幫助,地理信息系統作為以計算機為基礎的系統,可以對收集到的空間信息進行分析和處理,然后將數據進行具象化,,轉化成人們熟悉的一目了然的信息使其更易為人們所理解和運用。
同時在各大高校的教學中,地理信息系統作為一門綜合性學科,它結合多種學科對地理進行研究,其中包括地理學與地圖學以及遙感和計算機科學等等。它是一種可以用于輸入、存儲、查詢、分析和顯示地理數據的計算機系統,因此在不同的科學領域有著廣泛的應用,受到了人們的廣泛歡迎,也逐漸成為一個熱門專業。
二、當前現狀
地理信息系統在出現之后,就受到前所未有的重視,受到人們的廣泛應用,在地理地質找礦、礦產資源預測風險評價、土地用途整治、自然資源管理、區域經濟用途規劃、國情研究、城市建設、各種災害的評估和防治、農作物估產和耕地動態變化等方面都發揮著重要作用,應用十分廣泛。
城市建設中,常常會遇到特定時間和地點的交通擁堵,如在每天的中午十二點到一點之間,是我國各地的放學、上班時間,在一些學校、公司聚集的地方,這個時間段往往車水馬龍,被人流、車流圍堵的水泄不通,這個時候地理信息系統就發揮出應用的作用,在汽車安裝的導航信息系統中,會通過語音提醒前方多少米處有交通擁堵情況,哪里的交通狀況相對良好,以便人們及時繞行,避開交通高峰地區,既能有效緩解交通壓力,又能減少車流量、人流量,進行分流,避免高峰期因此而導致的交通事故,保障人民的出行安全和效率。
再者,在災害防治方面,也要用到地理信息系統的技術。地理信息系統可以在災害期間對受災區域的資料進行詳細的了解跟蹤,并且預測受影響的區域,從而制定合理有效的膠原救援疏散方案并且派出合理的組織機構。災后重建活動中,地理信息系統可以有效的協調工作,通過實時的災區相關信息,將會對災區的復原損害評估及修復等工作提供非常大的幫助。
除此之外,地理信息系統在道路災害的防治中發揮了巨大作用,地理信息系統可以宏觀的展現道路的相關情況,如技術等級、路面技術狀態、路面等級、路面現狀和路面災害等,然后將這些數據和地理信息系統的位置信息進行關聯,再在地圖上展現出來,并進行分析。通過運用地理信息系統,可與對地質災害進行預測,并對具體災害的處理規模進行預測,進行精確的處理工程。
三、未來發展趨勢
地理信息系統可以已經收集的對地理信息進行分析,以數據的形式向我們展示真實的地理信息,并且可以由已有的數據對未來的發展進行合理的預測,因此地理信息系統在全世界范圍內得到廣泛應用也就在情理之中,由于其良好的性能,世界各國都在積極努力的發展地理信息系統,所以地理信息系統將會在未來有著極好的反戰。未來地理信息系統的發展趨勢主要有以下幾個方向:
(1)地理信息系統網絡化:建立的地理信息系統與網絡相連接,使得地理信息系統得到更加廣泛的運用。
(2)地理信息系統標準化:對地理信息系統進行規范,使得不同國家的系統有著相同的標準,從而在世界各地得到更好的利用。
(3)數據商業化:地理信息系統作為對人類科學研究和日常生活有著極大影響的系統,其商業化是必然的。
(4)系統專業化:不同的機構或個人對地理信息系統的需求不同,因此有必要對地理信息系統進行專業化,使其滿足絕大多數的需求。
(5)地理信息系統大眾化:地理信息系統將來會與人們生活息息相關,因此必然會廣泛的被大鐘是用。
(6)結構組件化:搭建一個地理信息系統系統是一個龐大的工程,所以如何將地理信息系統分割成不同的組件,從而可以快速搭建新的完整的地理信息系統也成為了重要的研究方向。
結語
地理信息系統是重要的地理實踐和學習過程中重要的信息應用系統,一經誕生就在眾多領域發揮著重要作用,本文主要從地理信息系統研究現狀出發,指出了現在存在的問題,指出應當注意的問題,并相信未來的發展前景一片光明,展望了未來的發展趨勢,相信一定會越來越好。
參考文獻:
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作者簡介:
王瑞琪,女,漢,1996年5月2日,漢族,學生,來自陜西省西安市
謝贏,男,1994年12月,壯族,學生,來自廣西壯族自治區南寧市
單位:鄭州大學水利與環境學院 專業:地理信息科學
關鍵詞:現代測繪技術;數字化;信息化
隨著科學技術的飛速發展,計算機網絡技術、衛星定位系統以及地理信息系統的運用使得現代測繪技術的作用領域不斷擴大。目前,世界上已有多個國家實現了現代數字測繪技術代替傳統的模擬測繪技術,數字化信息也正朝著網絡化的方向發展,這標志著數字化時代已經來臨。近年來,我國經濟社會信息化水平不斷提高,使得社會各個領域對數字化測繪產品的需求量也隨之增加,數字化基礎地理信息已
經成為一種不可或缺的數字地理空間支撐條件。現在,我國正處于非常重要的發展時期,要進一步加強水利、交通、能源等基礎設施的建設以及自然資源的開發利用,這對測繪技術提出更高的要求,同時也
提供了更廣闊的發展空間。為此,筆者針對現代測繪技術的作用及發展趨勢進行具體闡述。
一、現代測繪技術的作用
1. 在地理信息系統建設中起主導作用
地理信息系統(GIS)主要分為2種,即基礎地理信息系統和應用地理信息系統。現代測繪技術主要為基礎地理信息系統建設服務,同時為應用地理信息系統建設提供地理信息平臺。GIS的重要內容是地理信息數據,必須依靠現代測繪技術獲得良好的地理信息數據。因此,現代測繪技術在地理信息系統建設中起主導作用。
2. 為城市信息化管理提供幫助
測繪成果是對自然地理要素和地表人工設施的形狀、大小、位置以及屬性等測定的結果,能為城市規劃和土地管理等提供重要幫助。測繪資料是一個各等級控制點坐標和各種比例尺地形圖,其含有極豐
富和詳細的地理信息,是城市信息化管理中有關地理信息的唯一來源。由于不同管理部門的職能不同,其對地理信息了解的詳細程度的要求也不一樣。例如,在城市里同一塊區域,城市規劃建設和土地管理
等管理部門需要信息量大且準確的較大比例地形圖,因為其需要了解該區域建筑物的布局以及土地使用情況,而供電供水部門需要鋪設管線,則需要細化到單體房屋類型和結構的地形圖。
3. 滿足人們對地理位置信息的需求
在現實生活中人們都使用過交通圖等地形圖,表明地理位置信息已經成為人類生活的重要組成部分,而測繪資料是繪制地形圖的基礎,因為構建高質量地形圖的關鍵必須依靠準確詳細的測繪資料。隨著GIS與光盤存儲技術、可視化技術和多媒體技術的融合,以及與GPS和遙感技術(RS)的集成,將使空間信息獲取和處理更新速度大大加快,使人們能夠對空間信息進行適時處理,例如進行車輛定位、手機定位等,從而極大地滿足了人們對地理位置信息的需求。
二、現代測繪技術發展趨勢
由于計算機技術和信息技術的快速發展,使得測繪技術也得到了較大發展。現代測繪技術呈現的發展趨勢主要表現如下。
1. 快速高精度空間定位技術
由于采用了快速高精度空間定位技術(主要指GPS技術),大地測量逐漸由靜態大地測量過渡到動態大地測量。動態大地測量使大地測量范圍從地球局部區域擴大到地球整個表面,研究對象也從研究地
球表面的幾何特征變為研究地球內部的結構和特征,從而使傳統的大地測量技術和理論發生重大改革。應用動態大地測量技術還可以精確監測地殼運動和海平面的變化,及時對自然環境變化產生的自然災害作出準確預報,從而降低人類的損失。
2. 遙感技術
遙感技術主要用來對地球上的大陸、海洋、大氣等自然環境的變化進行長期觀察和研究。現在,遙感技術正往多種傳感器(高分辨率衛星攝影系統、高分辨率成象光譜儀以及合成孔徑雷達)、多頻譜、多級分辨率、多時相的信息獲取以及快速實時的智能化信息處理的趨勢發展,并且遙感技術與遙感制圖、地球資源調查等的結合成為今后研究的主要方向。
3. 數字化攝影測量技術
傳統攝影測量經過模擬攝影測量和解析攝影測量的發展階段,現在已經進入數字攝影測量時代。由于數字化攝影測量技術的產業化和商品化,數字化攝影測量系統與地理信息系統的融合極大地促進了測
繪生產過程的數字化,同時數字化攝影測量系統與全球定位系統(GPS)技術的結合實現了少和無地面控制點的航空攝影測量,使繁重危險的野外攝影測量工作變得簡單輕松。
4. 地圖學技術
現在,地圖學已經朝著多層次、多領域、多時態以及多功能的方向發展。遙感技術、地理信息系統技術、自動制圖技術以及多媒體技術的發展使地圖學的理論、技術和工藝發生巨大變化。地圖學技術發
展的關鍵是如何把遙感技術和其他快速更新地圖信息的手段結合,研發出實用化專題地圖設計專家系統、地圖自動編輯制版系統以及地圖信息分析應用專家系統。
5. 海洋測繪技術
在海洋測繪方面,海洋測繪技術向著高精度、全覆蓋以及全過程自動化的方向發展。利用衛星定位技術或卡爾曼濾波等方法可提高海洋測繪定位精度,研發航空航天遙感測深系統或高精度條帶式測深系
統來達到全面覆蓋測量海洋信息的目標,進一步提高海洋測繪自動化過程,通過與海洋圖自動制圖技術的鏈接建立海洋圖數據庫,最終建立海洋測量信息系統。
關鍵詞:國土測繪;地理信息系統;數據庫
隨著社會經濟的快速發展,國土測繪信息的精度度和信息整合受到了高度重視。傳統的國土測繪中的測繪方法和地理信息數據庫,不能滿足人們及時了解城市現狀的需要,對地理信息數據庫的建設發展進行必要的改革已經成為必要。通過對地理信息數據庫的了解,結合當前技術應用的新成果,對測繪活動中的不足提出了建設性的建議和意見。
1 地理信息數據庫的建設與發展
1.1 內容
地理信息可通過衛星、航拍及各種地理地圖表現出來,表現形式多樣。地理信息的內容包括與地理環境有關的數據、地質、分布規律、形態和相關的圖片、文字,通過這些數據和特質得到地區的具體地理信息。在國土測繪中,地理信息的精確性尤為重要,隨著各種地理信息探測的方法增多,均可有效測得當地的地理信息數據。
1.2 地理信息數據庫設計
地理信息數據庫是有多個不同層次和類別的數據庫組成,通過分析衛星、遙感等設備測得的地理信息數據,進行歸類總結,放入不同的數據庫匯總。同時也分為面向政府機關、企業單位和公共民眾的數據庫,政府機關的地理信息數據庫保密性較強,面向民眾的主要有圖片和數據形式。
1.3 地理信息數據的整合
對于國土測繪則需要將測得的各地的地理信息數據庫進行匯總,并通過一定技術,對所收集的基礎地理信息生成的數據從地方坐標向國家坐標轉換,將多數據、多形式、多角度的地理信息數據庫作為基礎,進行地理信息數據的信息化加工處理、信息整合、網格化等處理,最終形成完整的國土基礎地理信息數據,得到完整準確的國土地理信息。為使普通民眾得到國土地理的相關信息,在遵循國家相關保密工作規定外,對所得國土地理信息進行削減、數據處理,完成信息的保密工作,最終形成在公眾網絡中能正常瀏覽的公開地理信息數據庫。
2 地理信息數據庫的發展前景和技術應用的新成果
2.1 發展前景
隨著科技的不斷進步,許多先進的計算機技術、遙感技術、網絡技術等都可以進行地理信息數據的獲取,并且建立了地方范圍內精確、高效的地理信息數據庫,可為城市、企業、公眾提供可靠有效的地理信息數據,建立起地理信息網絡,為大眾提供了全面的地理信息。
2.2 技術應用的新成果
GIS技術在地理信息數據整合中起到重要作用,GIS技術可以把視覺性效果和地理分析功能與一般地理信息的操作(如地理信息數據的查詢、統計、分析等)集成到一起。隨著網絡的迅速發展,更多的地理信息可以在網絡上查詢到,GIS的發展也順應時展,向著更加專業化、普遍化、智能化的方向發展,普遍化的發展,使得公眾可以通過網絡或者移動終端了解地理信息數據,提高計算機的感知能力,使得社會聯系更加緊密。GIS技術的不斷發展為地理信息數據的共享提供更好的平臺,不斷的改進和升級也會提供更高效科學的技術。
3 地理信息數據庫的完善建議
對國家基礎地理信息數據庫的完善,是指在我國已建成的基礎地理信息數據庫的基礎上,對各地理要素進行分類統計,對基礎地理信息的采集技術和方法進行改進,對基礎地理信息數據庫的建設進行改革,對現有數據庫的種類和形式進行豐富,對基礎地理信息的共享和查詢平臺進行優化,對核心地形要素數據庫的內容進行調整。針對當前測繪活動中的不足,完善測繪地理信息科技工作具體應做到以下五點。
3.1 爭取一批重大科技專項的設立
為了改善目前國土測繪當中出現的不足,要有足夠的技術和資金進行技術上的改善和研究,積極關注國家測繪地理信息局的國土地理檢測、信息化處理技術、地理心理的公眾服務、測繪衛星應用、測繪設備的研究等方面,并充分了解有關項目的研究方向和內容,爭取獲得重大科技專項的設立。
3.2 加強測繪地理信息基礎研究
對測繪地理信息的基礎加強了解和研究。深入了解地理信息測繪的方法和理論,進行探討和研究,同時對測繪設備進行檢驗和精度調節,引進新型測繪設備,開展設備學習講座。對測繪技術的方法和手段進行分析和總結,研究出高效、準確的方法來開展測繪技術的應用,對地理信息數據處理改善和提出新的方法,使信息處理速度更快、更加準確。對所得出的地理信息數據的更新和網絡化深入研究,及時更新和網絡共享。
3.3 開展測繪地理信息前沿和關鍵技術攻關
了解國際測繪地理技術和方法,進行借鑒和學習。加強解決測繪基準化、地理信息的實時獲取、信息的自動化處理、信息的網絡共享等測繪系統的核心技術,建成初步的地理信息測繪系統,提高地理信息服務水平,對關鍵技術加強研究。
3.4 重視科技成果轉化、應用及產業化
對已有的科技成果要及時轉化和應用,同時加強測繪地理信息生產技術研究,為成果產業化提供技術支持。充分了解市場需求,針對市場的兼容性做好產品推銷和宣傳。政府機構出臺相關政策進行科技成果的快速轉化,鼓勵相關地理信息技術的研究與市場應用。對生產單位和企業積極推廣測繪地理技術,舉辦相關展覽會,加強宣傳。保護科技成果的自主知識產權,策劃好產品的營銷和管理模式,聯合高校進行產學研的綜合。
3.5 進一步完善科技創新體系
鼓勵科技創新,聯合科研院所、高校的科技資源優勢,大力開發新科技和新產品,針對地理信息測繪相關企業的需求,有針對性的進行課題研究,在保證滿足企業需求的情況下進行科技創新,并且加強地理信息測繪技術的應用和功能。對于各個研究院和實驗中心,應該加強交流與合作,形成專業性強、合作交流的科技創新體系。
4 結束語
從地理信息數據庫的角度出發,發現國土測繪中不足,提出新的測繪方法。對測繪和地理信息數據庫的發展提出合理建議,高度認可地理信息技術。了解目前地理信息數據庫的發展和信息數據的整合,并且運用新技術更好的進行地理信息的歸類統計。通過對國土測繪信息整合流通的發展和內容充分了解后,發現測繪活動中存在的問題,從而提出對地理信息數據庫信息的完善建議。通過爭取重大科技專項的設立、加強測繪地理信息基礎研究、開展相關地理信息的核心技術研究、重視科技成果的轉換和產品化、完善科技創新體系等方法,來確定國土測繪信息整合流通的發展趨勢,可知其發展趨勢良好,前景廣闊。
參考文獻
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“物聯網”、“云計算”……當這一個個曾經陌生的詞語逐漸變得讓越來越多人熟知的時候,信息化已經成為世界不可逆轉的發展趨勢和潮流,一個“數據為王”的時代正在到來。數據正在成為繼土地、勞動力、資本之后的新要素,成為提高未來競爭力的關鍵。
測繪地理信息部門擁有的是名符其實的大數據,由于人類社會生產生活80%與空間地理信息相關。地理信息為國民經濟和社會信息化提供了權威、可靠、標準的公共基底,最有條件集成整合其他各類信息數據,擁有海量的數據資源。據統計,2007年以來全國地理信息產業規模以年均超25%的速度持續快速增長,截止2011年地理信息產業總產值接近1500億元,預計2015年產值將超2250億元,測繪地理信息產業正成為國民經濟新的重要經濟增長點。
測繪地理信息工作是經濟社會發展的基礎性、保障性工作,是政府管理、決策和服務都需要借助的現代化、信息化管理手段。中國高層高度重視地理信息工作,、、張高麗多次就地理信息工作作出重要指示。在湖南,數字湖南被納入“十二五”發展戰略,成為湖南的“四張名片”之一。省委常委、常務副省長陳肇雄在2014年全省國土資源工作會上明確強調,“發展地理信息產業比發展傳統產業具有事半功倍的效果。要特別重視地理信息產業的培育和發展,國土資源系統要想辦法開發地理信息服務平臺,讓社會共享這方面的平臺,讓它發揮應有的經濟和社會價值。”
據統計,2013年,湖南全省570多家資質單位的測繪服務產值突破20個億,同比增幅25.7%。按目前權威統計測算,測繪地理信息產業服務總值已突破70億大關。2014年,湖南還將進一步加快推進地理國情普查,構建地理國情監測體系;扎實推進數字湖南建設基礎工程,優化地理信息公共服務體系;加快發展地理信息產業,促進經濟轉型和民生改善;大力加強國土資源信息化建設,提升科學管理水平。
人類已經從IT時代走向DT時代,站在這個時代的節點,湖南今天的戰略選擇,會為整個行業、整個產業,為湖南未來大數據的發展提供無限的機會和遐想。順應時展潮流,在“四化”推進過程中做好地理信息資源管理和開發利用這篇大文章,其勢已成,其時已至,湖南地理信息產業的春天已經到來!
地理信息產業作為以地理信息開發利用為核心的新興高技術產業,已經在全球范圍內得到了廣泛的關注,國際地理信息產業迅速發展,而在國內,隨著“十二五”規劃將其列為戰略性新興產業,各地方政府、企業、個人都對該產業的發展起著積極的推動作用,使得地理信息產業正在我國迎來發展高峰期。
地理信息產業是以測繪、地理信息系統(GIS)、衛星導航(GNSS)、遙感(RS)等地理信息技術為基礎,以地理信息資源的生產和服務為核心的戰略性新興產業。近年來,地理信息產業以技術含量高、發展空間大、帶動效應強等特點,受到世界各國的重視,產業規模不斷壯大,尤其我國的地理信息產業更有著突飛猛進的發展。2014年中國地理信息產業產值將超過3000億元,增長率超過20%,未來幾年年復合增長將達到22.4%。國家測繪地理信息局負責人此前預測,2020年有望突破萬億元大關。
大部分居民是新一代電子地圖的消費者,同時也可以是電子地圖信息的提供者。如果能通過合理的規劃方式,使得消費者能夠提供高質量的地理信息,對于減少行業成本,提高效率有著重要意義。影響電子地圖領域未來發展趨勢的問題包括:如何將消費者的興趣吸引到參與地圖制作中來?應該賦予他們多大的權限來修改地圖?
遙感技術的發展與人們生活息息相關。先進的遙感技術與電腦科學網絡的集合大大推動了科學家們對地球的觀測水平。目前遙感技術不僅能滿足對環境的可見光部分的探測需求,還能滿足對氣溫、濕度、土壤水分含量等科學數據探測的需求。
將來遙感的探測數據將融入到計算機網絡之中,使地球環境的變化實時展現在工作人員面前。遙感技術應用的未來在于為從業人員提供各式各樣的、數據量足夠多的、分辨率足夠高的衛星圖片,同時也依賴于更快速地提供基于這些數據的滿足用戶需要的產品。
可以預見,GPS手機服務將憑借它便捷的使用方式、接近于零的使用成本、快速而準確的定位,以及導航等功能,繼續迅猛發展。谷歌地圖對英國各個主要城市的公交車達到時間都能提供準確的計算,誤差基本都在一分鐘之內,方便了用戶的出行。在未來,基于GPS的服務將會層出不窮,這必將擴大手機GPS服務的市場份額。
當前,互聯網地圖、手機地圖、基于各種終端的LBS應用、地理信息云等新領域的拓展,都是地理信息技術與信息技術融合應用的結果。物聯網、云計算、移動通信、高性能計算、無線傳感器等新興技術和產業的快速發展,將極大地提升地理信息實時獲取、快速傳輸和綜合處理能力,提升地理信息服務效能,甚至將改變地理信息的應用方式,推動地理信息市場的發展。
作為中國自主建設的衛星導航系統,北斗得到了國家部委和地方政府大力支持,將北斗產業發展列為重點工作予以積極推進。同時,北斗的應用示范也取得了顯著的成績。交通運輸部通過“重點運輸過程監控管理服務示范系統”,已經在9省市近10萬重點運輸車輛上開展北斗應用示范。而在民用領域,具備北斗定位功能的智能手機、導航儀已經陸續出現在市場上。隨著北斗在行業與民用領域的產業化不斷取得進展,北斗衛星導航市場即將迎來快速發展。
[關鍵詞]測繪 發展機遇 智慧城市
[中圖分類號] P217 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X(2014)-4-214-2
1引言
隨著傳統測繪到數字化測繪的轉變再到信息化測繪的跨越發展,我國測繪地理信息產業已進入全面發展的關鍵時期,呈現出地理信息需求旺盛、服務模式多樣多變、測繪技術日新月異,測繪市場競爭激烈等特點,而城市又是整個社會信息化的核心,在數字城市乃至智慧城市的建設過程中,城市勘測事業必將迎來一場重大的發展機遇和挑戰,或衰敗!或騰飛!本文通過信息化測繪的特征分析,對信息化測繪體系下測繪服務保障模式的創新進行了一些思考,并結合城市勘測業務發展趨勢與空間分析,提出了當前城市測繪實現服務創新的幾點思路和措施。
2信息化測繪的特征分析
信息化測繪是在數字化測繪的基礎上,在完全網絡化運行環境下,實時有效地向信息化社會提供地理信息綜合服務的測繪方式。信息化測繪是我國測繪實現了由傳統測繪向數字化測繪轉化和跨越之后進入的又一個新的發展階段,其最本質的內涵和特征就是實現實時有效的地理信息綜合服務,信息化測繪體系相對于數字化測繪體系具有以下幾個標志性特征:
(1)數據獲取實時化。即體系對地理信息的獲取和數據庫建設將由靜態生產為主,轉為動態變化監測和實時更新為主。信息化測繪要通過綜合采用航空、航天、地面等一切可使用的快速觀測新技術和組織運作方式,實現數據獲取實時化;同時也將基礎地理信息變化監測和實時更新列為基礎測繪的基本任務。
(2)信息處理網絡化。由“局域”到“廣域”,即作為數據傳輸和信息交互的網絡支撐運行環境,對于數字化測繪生產可以局域網為主;但對于實時有效的地理信息綜合服務必須依靠廣域專網或國際互聯網,來實現數據傳輸和信息交互徹底的網絡化。
(3)信息服務社會化。從“封閉”到“開放”,即體系的運行主體應從測繪系統內部擴展到其它應用部門、從公益性測繪保障體系內部擴展到地理信息產業體系,形成企事業單位、政府機構和用戶大眾協同運作的開放機制,實現信息服務的社會化。
(4)基礎設施公用化。由“專用”到“公用”,即體系的基礎設施,包括測繪基準體系和基礎地理信息數據庫系統等的使用,由原來的供專業使用為主,升級改造為滿足社會公共使用為主,實現測繪基礎設施公用化。
(5)信息共享法制化。推進信息共享,要切實從政策法規上為充分的信息共享創造有利條件,妥善解決信息共享中的安全問題和產權問題,建立信息共享相關的法規、標準體系和運行機制,實現信息共享法制化。
3測繪服務的模式創新
測繪方式的轉變必將帶來服務模式的變化,測繪服務模式發展隨著測繪技術發展可劃分為三個階段:
(1)“圖模式”階段:該階段測繪服務主要以提供各種比例尺、各類專題的紙質地形圖和地圖為主要方式,來滿足國民經濟社會發展和各類建設工程設計、施工等方面的需要;
(2)“數據模式”階段:該階段測繪服務主要以提供各種比例尺、各類專題的基礎測繪數據為主要方式,來滿足社會和行業信息管理系統對基礎測繪數據或電子地圖的需求;
(3)“信息模式”階段:該階段測繪服務將主要以提供與空間地理位置相關的各類信息和服務為主要手段,為政府、企業和社會大眾提供一種網絡化、實時化和智能化的地理信息綜合服務。
當前,測繪服務正處于“數據模式”階段向“信息模式”階段轉換的過渡時期,如何實現信息化測繪體系下的信息化服務,目前各行業各部門都在積極進行著探索、創新和實踐,特別是城市測繪主管部門和測繪單位更是應極力提升測繪地理信息在數字城市建設中的龍頭地位、積極發展壯大測繪地理信息服務領域和產業。著眼于城市測繪的發展趨勢和國家地理信息產業發展規劃,城市測繪部門如何來提升測繪行業地位,推動測繪服務創新,當前條件下主要的突破口和入手有以下幾個方面:
①加快城市地理信息公共服務平臺建設。建設涵蓋市區(縣)兩級的地理信息公共服務平臺,縱向實現市、區(縣)上下聯通,橫向實現規劃、建設、國土、市政、房管、城管、發改等多部門間的協同共享。加快公共服務平臺數據更新速度,不斷提高數據的鮮活程度。深化平臺在城市規劃、建設、管理等方面的典型應用,建立三維輔助規劃應用系統、全市建設項目協同審批系統、地下管線應用系統、數字社區、歷史文化地理信息系統等一批有特色的應用系統。要通過公共服務平臺的建設,逐步實現測繪地理信息的社會化應用,建立和完善地理信息共建共享的法規和機制。②開展城市地理市情監測。加強上下協調,積極全面開展地理市情監測,加快地理市情信息獲取效率,建立地理市情信息的快速獲取機制和處理體系,加強對基礎地理信息數據庫的數據挖掘、統計分析和知識發現。加大地理市情監測技術手段研究,特別是多源數據處理技術研究,包括影像數據處理技術、三維激光掃描技術、空間矢量數據的處理技術,以及地理市情監測專題模型研究等。要通過地理市情監測,重點完善和實現數據獲取的實時化、信息處理的網絡化,不斷提升測繪地理信息部門在城市信息化建設中的龍頭地位。③推動“智慧城市”建設。在“數字城市”建設成果基礎上,搭建服務型城市級智慧城市平臺。以互聯網、物聯網、電信網、廣電網、無線寬帶網等網絡的多樣化組合為基礎,以物聯網和云計算技術為支撐,推進基礎性與應用型信息系統開發建設和各類信息資源的開發利用,探索“智慧城市”建設模式,研究開發智慧技術、智慧產業、智慧人文、智慧服務、智慧管理、智慧生活等為重要內容的城市發展模式,從而實現城市向國際化大都市高速邁進的發展戰略。
4城市測繪的發展空間與機遇
城市測繪的業務大致均可分為三部分:(1)傳統類業務,諸如規劃撥地、放線等為規劃服務的測量業務;(2)市場類業務,即除規劃測量以外的參與市場競爭的其它城市測量業務,諸如市政測量、房產測量、形變監測等業務;(3)地理信息類業務,即基于基礎地理信息資源的地理信息服務業務。在信息化測繪發展的大背景之下,這三類業務的發展空間與前景各有異同。
4.1傳統類業務發展空間不大
傳統類業務由于目前還有政策傾斜和保護,發展比較穩定,但市場潛力有限,蛋糕就那么大,難以實現跨越式發展,而且目前傳統業務還時有挑戰,一是開發區政策有松動,新成立的一些開發區和基地,政策靈活,有的業務不一定委托城市測繪部門來做,二是一些大型政府專項投資項目,如地鐵、市政路橋建設等重點測繪工程也不一定都委托給城市測繪單位,這些都給城市測繪的傳統業務發展帶來不小的挑戰。
4.2市場類業務競爭非常激烈
市場類業務范圍比較大,如形變監測、市政測量、地籍測繪、房產測量等城市測量業務,都有著很大的市場領域,但市場競爭非常激烈,城市地區更是測繪單位云集,城市測繪單位競爭力不強,優勢不明顯,要想擴大份額也并非易事。
4.3地理信息類業務市場潛力巨大、資源優勢明顯
當前地理信息產業發展迅猛,地理信息服務需求旺盛,地理信息市場潛力巨大,城市測繪單位依托歷史積累的數據資源優勢是其他單位無法超越的,這應是城市測繪單位實現跨越式發展得天獨厚的優越條件,但當前面臨的困難也很多,諸如信息推廣力量單薄,營銷意識有所禁錮,政策環境不成熟,技術力量不足等都制約著這方面的發展。綜上分析,城市地理信息綜合服務是城市測繪行業發展的重大機遇,城市測繪單位只有大力發展地理信息服務業務,才能實現企業可持續的跨越式發展。
5服務創新的幾點措施與思路
如何加快發展城市地理信息業務,如何實現信息化測繪服務的創新與跨越,這是一個范圍廣闊、內容豐富的課題,只有不斷探索、不斷創新才能逐步發展,結合當前市場環境和發展條件,城市測繪單位可先從以下幾個方面做起:
(1)建立和完善信息化測繪生產體系。從數據的采集、生產、處理、管理到數據的分發、服務等,建立一套完善的信息化測繪生產體系,在已經完成的城市連續運行衛星定位系統、城市大地水準面精化、城市基礎地理信息系統等的基礎上,發展完善衛星與航空數據獲取及更新、三維空間數據生產與處理、數據分發與服務等生產體系,為地理信息的綜合服務打好數據生產基礎。(2)加快建立城市地理信息公共服務平臺。在現有基于局域網的基礎地理信息系統基礎上,加速搭建基于互聯網之上的、面向社會和大眾的、開放式的地理信息公共服務平臺,加快實現地理信息的社會化應用與服務。(3)積極推動智慧城市建設。智慧城市并不遙遠,要在已經取得的數字城市成果的基礎上,利用城市基礎地理信息資源優勢條件,加快啟動智慧城市總體框架設計,建立和完善地理信息共建共享機制和法規,加強系統宣傳與營銷,通過地理信息公共服務平臺的輻射和帶動,提升城市測繪在智慧城市建設中的地位與影響力,積極推動智慧城市的建設和發展。
關鍵詞:地理信息安全關鍵技術
中圖分類號: F1 文獻標識碼: A 文章編號:
隨著計算機技術、數字化技術、遙感技術和網絡技術的廣泛應用,地理信息產業得到了快速發展。近些年來,地理信息產業以年均 25% 以上的速度快速發展,成為新的經濟增長點。地理信息應用已從專業領域應用拓展到面向大眾和政府部門。在軍事領域,地理信息得到廣泛的重視和應用,成為現代化戰爭的基礎。。
一、地理信息的安全特征
地理信息主要是以矢量和柵格兩種格式存在的基礎地理信息。基礎地理信息的基本特征可概括為客觀存在性與抽象性、時間性與空間性、可存儲性與可傳輸性、可度量性與近似性、可轉換性與可擴充性、商品性與共享性等特征。基礎地理信息多為海量數據,具有多源異構并分布存儲于不同區域的特性,數據安全技術必須適合不同的數據類型與數據量,在保證數據安全的情況下,也必須兼顧到數據分發過程中的傳輸速度。數字柵格地圖、遙感影像和 DEM 都是常見的柵格地理空間數據,與普通圖像數據在表現形式上相同,因此,其安全保護技術可以借鑒普通圖像的技術進行研究。但是,地理空間數據的量測、精度和空間分析等特征又使得地理空間數據安全技術具有自身的特點,必須依據其自身特有的性質和應用價值來設計算法。矢量地圖數據是通過點、線段、多邊形 3 類圖元來描述目標的,主要具有位置特征、屬性特征、空間特征和時間特征,其安全技術的設計與選擇應充分考慮到這些特征。
二、關鍵技術的現狀研究
目前,在信息安全領域中,通常有兩種基本的技術途徑: ① 密碼技術,其核心是密碼學,包括加密技術、數字簽名、數字證書、訪問控制等; ② 數字水印,通過在數字產品中隱藏版權信息來實現版權保護。
1、加密技術
加密技術是利用數學或物理手段,對電子信息在傳輸過程中和存儲體內進行保護,以防止泄露的技術。在傳統加密技術中,基于密鑰的加密算法不同可以分為兩類: 對稱加密技術( 常規密鑰加密) 和非對稱加密技術( 公開密鑰加密) 。最著名的對稱加密技術是 DES 算法和 AES 算法,非對稱加密技術的加密算法主要有 RSA 算法。按照加密時對明文的處理方式,對稱密碼算法又可分為分組密碼算法和序列密碼算法。分組密碼算法是把密文分成等長的組分別加密。序列密碼算法,也稱流密碼算法,即把明文序列與密鑰流序列逐位轉換變成密文。序列密碼加密速度最快,安全性較高,因此特別適合于大數據量、實時性要求較高的加密場合。序列密碼加密的安全性依賴于序列密碼的隨機程度。移位寄存器是序列密碼中產生密鑰序列的一個主要組成部分,目前已逐漸向非線性領域探索,研究得比較充分的方法有非線性移位寄存器序列,對線性移位寄存器序列進行非線性組合,利用非線性分組密碼產生非線性序列、存儲變換、基于混沌的序列密碼等。近年來,混沌理論在信息安全領域的應用研究已越來越受到人們的關注,混沌序列密碼及其應用的研究是近年來密碼學及其應用方向的研究熱點之一。混沌序列密碼使用混沌系統生成偽隨機密鑰流,并將其直接用于掩蓋明文。混沌的一些基本特性可以大大簡化密鑰序列的生成,其非線性特性也可以提高生成密鑰序列的復雜度,使得不知道加密密鑰的攻擊者幾乎不可能進行有效的破解,它可能是具有相當廣泛應用前景。
柵格地圖數據的加密處理與圖像加密是類同的。目前,對于含有地理位置、傳感器參數以及地物波譜特征等信息的遙感影像安全問題的研究主要側重在數字水印、信息隱藏和圖像加密技術等方面。利用混沌序列等方法的傳統圖像加密技術沒有考慮到海量遙感圖像在加密、傳輸過程中給網絡帶來的巨大壓力,且加解密速度不高。針對遙感影像數據海量的特點和對安全保密的應用需求,主要研究有選擇性多機密區域多密級的遙感影像加密算法,實現了面向內容的遙感影像多級安全授權方法; 基于 Montgomery 型橢圓曲線密碼體制的遙感圖像加解密方法,提高了海量遙感數據的加解密速度,有效解決了海量遙感影像數據的安全保密難題。目前對于 DEM 數據加密算法研究較少,主要有應用明暗恢復形狀( SFS) 原理和遙感影像灰度信息加密更新基礎 DEM 數據的方法,以及在其基礎上的一種基于單幅遙感影像三維重建的 DEM 數據加密方法,實現了獲取更高分辨率的數字高程模型。對于矢量地圖數據的加密,大多數地理信息系統僅僅使用密碼的方式來對地圖進行保護,而并未對地圖的圖像信息進行加密。
另外,在地理信息加密的具體應用中,對數據經壓縮后再進行加密,一方面可較大地減少數據相關性及加密運算量,另一方面有助于提高抗攻擊強度。
2、 數字水印
數字水印技術是信息安全領域中發展起來的前沿技術,它將水印信息與載體數據緊密結合并隱藏其中,成為載體數據不可分離的一部分,由此來確定版權擁有者,跟蹤侵權行為,認證數字內容真實性,提供關于數字內容的其他附加信息等。
一般影像相比,數字柵格地圖的色彩具有較高的亮度和較小的飽和度,地圖中空域像素值變化比較大,有更大的低頻分量,所以在保證相同的視覺
效果下,數字柵格地圖低頻分量中具有更高的感覺容量,可嵌入比影像數據更強的水印信號。對于數字柵格地圖的水印技術研究,目前主要集中在抗差性數字水印研究方面。
3、 訪問控制
訪問控制是信息安全的核心技術之一,是對用戶的合法性進行確認,并控制內容只能按照許可證要求的方式被使用。這種機制是建立在消息認證或者數字簽名與公證服務、時間戳服務和證據記錄基礎上的,可使用加密、簽名等密碼學手段、數字水印及許可證管理等技術實現訪問控制。
四、發展趨勢
面向基礎地理數據安全的密碼、水印等理論和技術處于發展中,一些關鍵理論和技術尚待進一步發展和完善,主要問題是抗攻擊性。以下是未來信息安全技術研究呈現出的一些趨勢和特征。
1、 網絡傳輸中安全技術的動態結合。密碼技術和數字水印具有各自優缺點,密碼技術更適合進行權限控制,水印技術更適合于操作跟蹤、盜版跟蹤。基于二者特點進行綜合應用,是進行地理信息安全保護的重點與趨勢。現在的水印技術都是靜態生成與嵌入,如何根據用戶信息動態生成數字水印添到數據中去,是水印應用于網絡傳輸不可回避的一個問題。
2、 局部及批量數據加密算法研究。在實時性要求很強的系統中,許多常規的加密算法不再適用。同時,在數據傳輸中可能只要求對其中部分區域加密,即局部加密。或批量數據傳輸時,實現一次同時加密多個數據。
結語
通過對地理信息安全特征的深刻認識,以及對信息安全關鍵理論和技術的深入研究和解決,我們認識到: 地理信息安全面臨著嚴峻局面,迫切需要實用、可靠的安全技術手段來解決。密碼技術和數字水印作為信息的前沿技術,對于地理信息安全具有不可替代的重要作用。面向海量地理空間數據安全保護,并將安全技術實用化,還有許多問題需要不斷解決。因此, 實現技術的應用和推廣,地理信息安全技術必將在信息安全領域發揮越來越大的作用。
參考文獻
關鍵詞:地理信息;安全;關鍵技術
隨著計算機技術、數字化技術、遙感技術和網絡技術的廣泛應用,地理信息產業得到了快速發展。近些年來,地理信息產業以年均 25% 以上的速度快速發展,成為新的經濟增長點。地理信息應用已從專業領域應用拓展到面向大眾和政府部門。在軍事領域,地理信息得到廣泛的重視和應用,成為現代化戰爭的基礎。。
一、地理信息的安全特征
地理信息主要是以矢量和柵格兩種格式存在的基礎地理信息。基礎地理信息的基本特征可概括為客觀存在性與抽象性、時間性與空間性、可存儲性與可傳輸性、可度量性與近似性、可轉換性與可擴充性、商品性與共享性等特征。基礎地理信息多為海量數據,具有多源異構并分布存儲于不同區域的特性,數據安全技術必須適合不同的數據類型與數據量,在保證數據安全的情況下,也必須兼顧到數據分發過程中的傳輸速度。數字柵格地圖、遙感影像和 DEM 都是常見的柵格地理空間數據,與普通圖像數據在表現形式上相同,因此,其安全保護技術可以借鑒普通圖像的技術進行研究。但是,地理空間數據的量測、精度和空間分析等特征又使得地理空間數據安全技術具有自身的特點,必須依據其自身特有的性質和應用價值來設計算法。矢量地圖數據是通過點、線段、多邊形 3 類圖元來描述目標的,主要具有位置特征、屬性特征、空間特征和時間特征,其安全技術的設計與選擇應充分考慮到這些特征。
二、關鍵技術的現狀研究
目前,在信息安全領域中,通常有兩種基本的技術途徑:① 密碼技術,其核心是密碼學,包括加密技術、數字簽名、數字證書、訪問控制等;② 數字水印,通過在數字產品中隱藏版權信息來實現版權保護。
1、加密技術
加密技術是利用數學或物理手段,對電子信息在傳輸過程中和存儲體內進行保護,以防止泄露的技術。在傳統加密技術中,基于密鑰的加密算法不同可以分為兩類:對稱加密技術(常規密鑰加密)和非對稱加密技術(公開密鑰加密)。最著名的對稱加密技術是 DES 算法和 AES 算法,非對稱加密技術的加密算法主要有 RSA 算法。按照加密時對明文的處理方式,對稱密碼算法又可分為分組密碼算法和序列密碼算法。分組密碼算法是把密文分成等長的組分別加密。序列密碼算法,也稱流密碼算法,即把明文序列與密鑰流序列逐位轉換變成密文。序列密碼加密速度最快,安全性較高,因此特別適合于大數據量、實時性要求較高的加密場合。序列密碼加密的安全性依賴于序列密碼的隨機程度。移位寄存器是序列密碼中產生密鑰序列的一個主要組成部分,目前已逐漸向非線性領域探索,研究得比較充分的方法有非線性移位寄存器序列,對線性移位寄存器序列進行非線性組合,利用非線性分組密碼產生非線性序列、存儲變換、基于混沌的序列密碼等。近年來,混沌理論在信息安全領域的應用研究已越來越受到人們的關注,混沌序列密碼及其應用的研究是近年來密碼學及其應用方向的研究熱點之一。混沌序列密碼使用混沌系統生成偽隨機密鑰流,并將其直接用于掩蓋明文。混沌的一些基本特性可以大大簡化密鑰序列的生成,其非線性特性也可以提高生成密鑰序列的復雜度,使得不知道加密密鑰的攻擊者幾乎不可能進行有效的破解,它可能是具有相當廣泛應用前景。
柵格地圖數據的加密處理與圖像加密是類同的。目前,對于含有地理位置、傳感器參數以及地物波譜特征等信息的遙感影像安全問題的研究主要側重在數字水印、信息隱藏和圖像加密技術等方面。利用混沌序列等方法的傳統圖像加密技術沒有考慮到海量遙感圖像在加密、傳輸過程中給網絡帶來的巨大壓力,且加解密速度不高。針對遙感影像數據海量的特點和對安全保密的應用需求,主要研究有選擇性多機密區域多密級的遙感影像加密算法,實現了面向內容的遙感影像多級安全授權方法;基于 Montgomery 型橢圓曲線密碼體制的遙感圖像加解密方法,提高了海量遙感數據的加解密速度,有效解決了海量遙感影像數據的安全保密難題。目前對于 DEM 數據加密算法研究較少,主要有應用明暗恢復形狀(SFS)原理和遙感影像灰度信息加密更新基礎 DEM 數據的方法,以及在其基礎上的一種基于單幅遙感影像三維重建的 DEM 數據加密方法,實現了獲取更高分辨率的數字高程模型。對于矢量地圖數據的加密,大多數地理信息系統僅僅使用密碼的方式來對地圖進行保護,而并未對地圖的圖像信息進行加密。
另外,在地理信息加密的具體應用中,對數據經壓縮后再進行加密,一方面可較大地減少數據相關性及加密運算量,另一方面有助于提高抗攻擊強度。
2、數字水印
數字水印技術是信息安全領域中發展起來的前沿技術,它將水印信息與載體數據緊密結合并隱藏其中,成為載體數據不可分離的一部分,由此來確定版權擁有者,跟蹤侵權行為,認證數字內容真實性,提供關于數字內容的其他附加信息等。
一般影像相比,數字柵格地圖的色彩具有較高的亮度和較小的飽和度,地圖中空域像素值變化比較大,有更大的低頻分量,所以在保證相同的視覺
效果下,數字柵格地圖低頻分量中具有更高的感覺容量,可嵌入比影像數據更強的水印信號。對于數字柵格地圖的水印技術研究,目前主要集中在抗差性數字水印研究方面。
3、訪問控制
訪問控制是信息安全的核心技術之一,是對用戶的合法性進行確認,并控制內容只能按照許可證要求的方式被使用。這種機制是建立在消息認證或者數字簽名與公證服務、時間戳服務和證據記錄基礎上的,可使用加密、簽名等密碼學手段、數字水印及許可證管理等技術實現訪問控制。
四、發展趨勢
面向基礎地理數據安全的密碼、水印等理論和技術處于發展中,一些關鍵理論和技術尚待進一步發展和完善,主要問題是抗攻擊性。以下是未來信息安全技術研究呈現出的一些趨勢和特征。
1、網絡傳輸中安全技術的動態結合。 密碼技術和數字水印具有各自優缺點,密碼技術更適合進行權限控制,水印技術更適合于操作跟蹤、盜版跟蹤。基于二者特點進行綜合應用,是進行地理信息安全保護的重點與趨勢。現在的水印技術都是靜態生成與嵌入,如何根據用戶信息動態生成數字水印添到數據中去,是水印應用于網絡傳輸不可回避的一個問題。
2、局部及批量數據加密算法研究。 在實時性要求很強的系統中,許多常規的加密算法不再適用。同時,在數據傳輸中可能只要求對其中部分區域加密,即局部加密。或批量數據傳輸時,實現一次同時加密多個數據。