现今,二维矢量地图作为地理信息系统(Geographical Information System,GIS)的基础数据在军事、民用制图、城市规划、导航等领域得到了广泛的应用。借助现有强大的信息处理工具和公共网络,人们可以方便快捷地复制、修改并发布这些矢量地理空间数据。同时,在一些对二维矢量地图内容的真实性和完整性进行验证非常重要的应用场合,这些操作方式的易用性和广泛性及公共网络潜在的安全漏洞使得二维矢量地图认证技术的使用成为必要,而获取这些矢量地理空间数据所需的高额费用更进一步强化了这一必要性。脆弱水印技术作为一种潜在的解决方案受到了国内外研究者的广泛关注,并成为国际学术界的研究热点。本文详细分析了二维矢量地图脆弱水印的篡改定位问题、安全问题以及信息嵌入机制问题等关键问题,并重点对精确定位篡改的二维矢量地图脆弱水印技术展开研究。论文的主要贡献包括:首先,为了精确定位篡改图元组,认证后恢复原始数据,提出一种基于图元标记的二维矢量地图可逆脆弱水印算法。算法使用可逆水印技术嵌入每组图元的认证水印,保证了认证后矢量地图原始信息的恢复。为在水印验证过程中正确识别每组图元,提出了基于插入顶点的图元标记方法。利用这些标记,算法能够正确分组图元,具有高篡改定位精度。为了容忍旋转、均匀缩放和平移操作,提出一种旋转、均匀缩放和平移不变的二维矢量地图脆弱水印算法。通过使用图元标记方法标记图元初始位置,算法能够获取高篡改定位精度。利用对数半径差值的哈希值生成每个图元组的认证水印,并使用旋转、均匀缩放和平移不变的水印方法将其嵌入,算法保证了对恶意攻击具有敏感性的同时,还确保了对旋转、均匀缩放和平移操作的鲁棒性。为了精确定位篡改区域,认证后恢复原始数据,提出一种定位篡改块的二维矢量地图可逆脆弱水印算法。算法依据阈值将矢量地图划分为两类不同的块:normal和complex块。为了降低水印嵌入给normal块带来的扰动,提出了一种基于LSD(least-significant-digit,最低有效数位)平面的可逆信息隐藏算法。为了实现complex块的认证,提出了一种基于插入顶点的脆弱水印技术。通过使用可逆水印技术,算法能够恢复矢量地图原始数据,而利用每块单独的认证水印,算法能够精确定位发生篡改的矢量地图块。另外,为了进一步降低基于块的二维矢量地图可逆脆弱水印算法的时间复杂度,提出一种基于虚拟坐标的可逆脆弱水印算法。算法不仅能够精确定位发生篡改的矢量地图块,恢复矢量地图原始信息,而且具有低时间复杂度,高嵌入容量和高不可见性。本文提出的二维矢量地图脆弱水印算法在认证矢量地图完整性和定位篡改方面有较好的表现,结合提出的可逆水印算法,在认证后恢复矢量地图原始数据,确保原始矢量地图数据的精确使用的同时,能够提供较高的水印嵌入容量和较好的不可见性,具有较好的实用性。