空间大数据是大数据的主体数据集,构成了大数据时代描述各种地物和现象的基础框架与空间基准。作为空间大数据的基本组成部分,矢量地图在国民经济建设的各行各业发挥着越来越重要的作用。一方面,矢量地图需在数据开放与共享方面做出突破,以发挥更大的使用价值;另一方面,矢量地图的内容具有定位精度高、制作成本昂贵等特征,一旦发生盗版、篡改、非法传播等侵权行为,会对地图所有者的权益、地图数据的共享乃至国家安全造成影响。因此,在数据共享环境中实现矢量地图的版权保护是当前亟待解决的问题。近年来,数字水印技术在矢量地图的版权保护领域得到了广泛的应用。但是,传统的矢量地图数字水印算法,无论是空间域算法还是变换域算法,都会对原始地图内容的精度造成一定的扰动,无法满足某些特殊应用的需求。在此背景下,无损水印技术逐渐被应用于矢量地图的版权保护领域。本文以矢量地图无损水印技术为主题,研究了矢量地图无损水印关键技术,并针对矢量地图无损水印算法的稳健性提升、富信息水印嵌入等内容进行了一系列的研究。本文主要研究成果总结如下:(1)在分析矢量地图特征的基础上,阐述了面向矢量地图的无损水印技术特征以及矢量地图无损水印框架模型;在分析矢量地图常见攻击类型的基础上,总结了适用于矢量地图无损水印算法的评价方法及评价指标。(2)为提升矢量地图无损水印算法的稳健性,从水印嵌入位置选取与水印提取结果纠错两个方面进行了研究,提出了一种基于纠错编码的矢量地图无损水印算法。该算法将版权水印数据与其对应的纠错编码进行组合构成最终的水印数据;利用极坐标的稳定性,将水印嵌入地图顶点的局部极坐标中,提高水印算法抵抗平移、旋转等操作的能力。在水印提取后,通过纠错编码对版权水印数据的提取结果进行错误检测与纠正,改善水印提取效果。(3)为实现富信息水印的嵌入,从水印图像无损压缩编码的角度对矢量地图无损水印算法的有效载荷提升方法进行了研究。对水印图像的特征以及常用的图像无损压缩方法进行了分析,提出了两个基于压缩编码的矢量地图无损水印算法。在分析水印图像特征的基础上,设计并实现了一种基于霍夫曼编码的水印图像压缩编码方案,提出了一种矢量地图高载荷无损水印算法;为增强算法兼容不同类型水印图像的能力,设计并实现了一种基于水印图像像元合并的高载荷水印数据生成方案,提出了另一种矢量地图高载荷无损水印算法。(4)为实现富信息水印的嵌入,基于QR码和局部极坐标变换方法提出了一种矢量地图高载荷无损水印算法。利用QR码信息容量大的优点,将QR码作为版权信息的容器,实现高载荷水印数据的生成;针对Arnold变换较小的秘钥空间问题,为增强版权信息的安全性,设计了一种基于双重Arnold变换的水印图像置乱保护方法;为提升算法的稳健性,设计了一种基于参考点的地图顶点分组与局部极坐标变换方法,将水印嵌入地图顶点的局部极坐标中,提高水印算法在几何变换下的稳健性。(5)为解决矢量地图在多级分发、多用户追踪等过程中的版权保护问题,从水印载体与水印数据两个层面对矢量地图多级水印技术进行了研究,分别提出了基于地图顶点分组的矢量地图多级水印算法与基于版权信息合并的矢量地图多级水印算法:前者将地图顶点划分为若干独立的顶点组,然后建立各级水印数据与顶点组间的对应关系,并将每一级水印数据嵌入对应的顶点组中,从水印数据载体的层面实现了各级水印数据之间的独立性;后者通过将各级版权信息合并生成水印数据的方法,从水印数据层面实现了多个版权之间的互不干扰。