随着信息技术的快速发展,地理信息系统(Geographic Information System,GIS)已被广泛应用于城市规划、土地利用和交通管理等方面。作为GIS的核心,地理数据已由传统的纸质化收集、存储转化为利用计算机数字化处理,这使地理数据的使用和传播变得更加便捷,但与此同时,也存在对地理数据的误操作,或者恶意篡改,甚至肆意盗版传播等数据安全问题。此外在空间分析方法中,地理数据中的拓扑关系至关重要,会直接影响数据分析的结果,从而影响决策方案的制定,所以需要一种新的方法,在进行空间分析前,能验证地理数据拓扑关系的完整性,并能检测地理对象的拓扑关系是否被篡改以及被篡改的位置。为了检测矢量地理数据的拓扑关系完整性,本文根据矢量地理数据中存在的拓扑关系,分别用脆弱水印方法和公有水印方法,对如何检测矢量地理数据的拓扑关系完整性进行了研究。两种方法都是先根据矢量地理数据集中的任意两个相离面类地物的相离距离度量值生成水印信息,从而使水印信息中含有地物的拓扑关系信息。本文的主要研究内容和结论如下:(1)在基于脆弱水印的矢量地理数据拓扑完整性检测算法中,通过地物之间空间相离距离生成水印信息,并修改其相离距离比值,根据比值进行地物缩放以达到嵌入水印的目的。在水印检测时,根据生成的水印与提取出的水印的匹配结果来判定矢量地理数据的拓扑完整性。实验结果表明,该算法可以有效的检测矢量地理数据的拓扑完整性。(2)基于公有水印矢量地理数据拓扑完整性检验算法,主要是为了可以公开验证矢量地理数据拓扑关系的完整性。该算法通过地物的空间拓扑关系生成水印信息,然后将水印信息与地物的顶点坐标值异或计算后得到验证码,并将此验证码公开发布,则数据使用者便可在公共平台上通过获取公开验证码来验证矢量地理数据的拓扑完整性。实验结果表明,该算法能有效的检验矢量地理数据的拓扑完整性并能定位被篡改顶点的位置。(3)设计并实现矢量地理数据拓扑完整性检验工具。该工具基于Visual Studio 2010开发环境,通过MFC框架和Arc GIS Engine的API接口实现对地图的基本操作。该工具主要用于模拟对矢量地理数据的篡改操作,并验证所提出的水印算法的可靠性。本文在充分研究矢量地理数据拓扑关系的基础上,通过提出的脆弱水印算法和公有水印算法,实现了矢量地理数据拓扑关系完整性检验的目的,且两种算法均能可靠有效的验证矢量地理数据拓扑完整性。