地理空间数据的安全保护问题涉及国家安全、科技协作交流和知识产权保护等各个方面，是保障我国经济、科学与技术可持续发展的重要因素之一。为保障地理空间数据的安全，国家和军队已制定一系列相关的法规，如《测绘法》《基础测绘成果提供使用管理暂行办法》《公开地图内容表示若干规定》《关于对外提供我国测绘资料的若干规定》等。如何为有效地执行这些法规提供可靠的安全技术保障，是目前迫切需要解决的重要问题。

　　传统的信息安全技术主要是加密技术。该技术目前已经比较成熟，在信息社会的各个领域中得到了广泛应用。加密技术是将信息的语义隐藏起来，对手得到密码后，虽然知道其中有秘密信息存在，却不知道秘密信息的含义。目前，计算技术的飞速发展使得密码破译能力越来越强，常规密码的安全性受到了很大的威胁。而密码一旦被破译，数据就会失控，数据版权就得不到保护，盗版侵权者便会有机可乘，这是传统加密技术无法保护的。因此，发展新的安全技术弥补加密技术的不足十分必要，数字水印技术则是信息安全领域中近年来发展起来的前沿技术。

　　水印，最常见的就是人们熟悉的经常出现在纸币上可据以判断纸币真伪的图形信息。通常，人们将纸币对着光源，便会发现真的纸币中有清晰的图像信息显示出来，这就是我们熟悉的水印。之所以采用水印技术是因为水印有其独特的性质：第一，水印是一种几乎不可见的印记，必须放置于特定环境下才能看到，不影响物品的使用；第二，水印的制作和复制比较复杂，需要特殊的工艺和材料，而且印刷品上的水印很难被去掉。因此水印也常被应用于诸如支票、证书、护照、发票等重要印刷品中。长期以来判定印刷品真伪的一个重要手段，就是检验它是否包含水印。数字水印技术，是更加广泛意义上的水印技术，它是指在数字化的数据内容中嵌入秘密水印信息，通过水印与源数据的紧密结合并隐藏其中，成为源数据不可分离的一部分，由此来确定版权拥有者、所有权认证、跟踪侵权行为、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他附加信息等。

　　数字水印的最初目的是为了保护版权，然而随着数字水印技术的发展，人们发现其有越来越多的应用价值。如今，数字水印在数字内容的广播监控、所有者鉴别、所有权验证、操作跟踪、内容认证、拷贝控制和设备控制等方面都得到了十分广泛的应用。

　　目前，数字水印技术得到了高度重视和迅速发展。但是，大部分的研究和应用仅限于数字图像、声音和视频。这一方面是因为计算机和网络技术的发展使得这些产品得到了普及，并提出了比较明确的需求。另一方面,随着通信技术和信息处理技术的发展，产生了大量成熟的数据处理算法。然而，数字水印技术在地理空间数据领域的应用的研究还很少。

　　地理空间数据在地学、导航、测绘、军事等许多领域得到了十分重要的应用。国家和军队在“九五”和“十五”期间投入了大量人力物力建设了不同比例尺和不同类型的基础地理空间数据库，“十一五”期间，还有一批重要的地理空间数据库需要或正在建设。因此，如何保护地理空间数据的安全特别是利用数字水印技术是十分重要和迫切的问题。

　　一是版权保护。数字作品的版权保护是当前的热点问题。由于数字作品的拷贝、修改非常容易，而且可以做到与作品完全相同，所以原创者不得不采用一些严重损害作品质量的办法加上版权标志，而这种明显可见的标记很容易被篡改。数字水印则利用信息隐藏原理使版权标志不可见或不可听，当作品发生盗版或版权纠纷时，所有者可利用从盗版作品或水印作品中获取水印信息作为依据，保护所有者的权益。本文研究的数字水印即是这种用于版权保护的稳健水印。

　　二是盗版跟踪。发行的每个拷贝中嵌入不同的水印（称数字指纹），其目的是通过授权用户的信息来识别数据的发行拷贝，监控和跟踪使用过程中的非法拷贝，这就像软件产品的序列号，对监控和跟踪流通数据的非法拷贝非常有用，发现有盗版行为时，可以为追踪盗版源头提供调查的手段。

　　三是篡改提示。数字技术的进步使得篡改和伪造媒体的内容变得非常容易，而且不易察觉。媒体完整性的认证在法律、金融、医学、保险、刑侦以及传媒等行业有着非常重要的意义。人们无需通过所嵌入的水印信息直接证明版权，而是要设法证明一个数据产品从另一个数据产品得来这个事实。这样能够间接地证明有争议的这个数据产品更有可能为版权所有者所有而不是攻击者所有，因为版权所有者拥有创作出含水印数据的原始数据。

　　四是拷贝控制。前面所提到的绝大多数水印都不具有防止拷贝的功能，它们只能在不合法行为发生之后起作用。这时人们可将水印嵌入内容中，与内容一起播放。如果每个录制设备都装有一个水印检测器，设备就能够在输入端检测到“禁止拷贝”水印的时候禁用拷贝操作。如在DVD防拷贝系统，即将水印信息加入DVD数据中，这样DVD播放机即可通过检测DVD数据中的水印信息而判断其合法性和可拷贝性，从而保护制造商的商业利益。

　　五是票据防伪。随着高质量数据输入输出设备的发展，使得货币、支票等的伪造变得更加容易。目前，美国日本以及荷兰都已经开始研究用于票据防伪的数字水印技术。另一方面，在从传统商务向电子商务转化的过程中，会出现大量的过渡性的电子文档。即使在网络安全技术成熟后，各种电子票据也还需要一些非密码认证方式。数字水印技术可以为各种票据提供不可见的认证标志，从而大大增加了伪造的难度。数字水印技术为商务交易中的票据防伪提供了新的思路。（朱长青2009.5.15）