中国南极地名专题地图产品体系构建与研制——以拉斯曼丘陵地区为例

江西地名研究

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摘要：针对现有南极地名成果多以地名录、传统二维地图和图集等形式表达，难以同时展示地名所对应地理实体的空间位置、形态特征及地形环境的问题，本文以东南极拉斯曼丘陵地区为例，开展南极地名多维专题地图产品构建与案例研制。本研究整合南极地名数据、中国第41次南极考察获取的数字表面模型（Digital Surface Model，DSM）和数字正射影像图（Digital Orthophoto Map，DOM），在统一空间参考、数据预处理及符号注记规则的基础上，面向岛屿、山峰和峡谷等不同空间形态实体，设计了二维剖面图、三维地形图和三维影像图三类产品。以白沙岛、雷公山和龙羊峡为典型案例，分别表达实体范围、高程变化、三维地貌形态和地表纹理。结果表明，三类图件在定量地形表达、三维形态展示和影像纹理呈现方面具有互补性，可为南极地名成果展示、地理实体调查及相关专题地图研制提供参考。

关键词：南极；地名；二维剖面图；三维地形图；三维影像图

南极地名是南极地理实体的重要标识，不仅为科学研究、后勤保障、空间规划提供必要参考，也是国家权益的象征。对新发现的地理实体进行命名是彰显考察成果与主张权益的重要窗口。我国自首次南极考察以来，南极地名研究工作已持续38年，截至2026年2月，中国已命名364个南极地名，先后形成《南极洲中国地名词典》《南极洲中国地名图集》《南北极地图集》等重要地名成果，为南极地名规范化管理和空间信息表达奠定了基础。

近年来，针对东南极拉斯曼丘陵的国际研究已逐步从传统地貌描述转向系统化的数字地貌建模与制图。基于高分辨率数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）提取坡度、曲率等地貌度量变量并开展地貌解释，已成为该区域地形定量分析的重要手段。在地貌发育背景方面，宇宙成因核素暴露年龄数据揭示了该区域末次冰期冰盖历史的复杂性，表明其退冰年代与基岩剥蚀过程并非单一的简单模式。高分辨率遥感技术的应用进一步推动了地形与冰貌过程研究：利用无人机数据开展的数值地形分析已在区内实现古冰流场的定量化重建，明确了主要冰流方向及冰川扩张的地形痕迹；针对南极无冰区低起伏、影像反差不足的问题，融合运动恢复结构、卫星激光测高垂向校正与多方向晕渲的地形制图流程也已在该区域得到验证，形成了可推广的极地无冰区增强型晕渲制图方法。上述研究使拉斯曼丘陵具备了从数字高程模型地貌分析、冰盖演化年代学到无人机高分辨率地形制图的连续研究基础。然而，目前尚较少从“地名—地理实体—多维地形表达”一体化角度组织的专题地图产品，将地名信息、实体空间范围与地形的多维可视化表达相结合的研究仍有待深入。

然而，现有南极地名成果主要以地名录和二维地图的形式进行表达。二维地图虽然具有空间定位准确、信息组织清晰和便于量测等特点，但对于峡谷、岛屿、山峰等具有明显空间形态差异的地理实体，仅依靠平面表达难以直观展示其地貌结构。随着高分辨率遥感、航空摄影测量、数字地形建模和三维地理信息技术的发展，利用高精度地形和影像数据开展多维地理信息表达，为克服二维地图的上述局限提供了新的技术途径。目前针对不同类型南极地理实体，系统开展二维、三维协同表达的专题地图产品体系研究仍相对有限。已有地图产品更多侧重于地形、影像或单一空间信息的展示，而如何将地名信息、实体空间范围与地形进行多维可视化表达，仍有待深入研究。

为此，本文以拉斯曼丘陵地区已命名南极地理实体为研究对象，整合标准化地名数据、高精度数字表面模型（Digital Surface Model，DSM）和数字正射影像图（Digital Orthophoto Map，DOM），探索形成由二维剖面图、三维地形图和三维影像图组成的多维专题地图产品组合及制图流程。选取岛屿、山峰和峡谷等具有不同空间形态特征的已命名地理实体开展案例研制，检验三类产品对不同实体形态的表达效果，并为后续南极地名专题制图和多维地理信息产品研制提供参考。

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研究区与研究数据

1.1 研究区概况

东南极拉斯曼丘陵位于69°21′28″S—69°26′43″S、75°58′19″E—76°26′20″E之间，毗邻普里兹湾，海拔约50～500m，是南极大陆沿海少数夏季无冰区之一。区内冰雪覆盖区、裸露基岩、湖泊、山地、岛屿和谷地等地貌类型并存，空间形态差异较大；同时分布有我国南极中山站及周边多个已命名地理实体。该区域已在数字地貌建模、冰盖演化年代学及无人机高分辨率地第41次南极考察获取的航测DSM和DOM覆盖，能够同时支撑不同类型实体的平面、剖面和三维表达，因此选取该区域开展案例研究。

1.2 数据来源

研究数据主要包括南极地名矢量数据、DSM和DOM。其中，南极地名矢量数据源自南极研究科学委员会（Scientific Committee on Antarctic Research，SCAR），属性涵盖地名名称、坐标、海拔、地理实体类型和特征等。DSM与DOM数据由中国第41次南极考察雪鹰601极地固定翼飞机搭载CityMapper-2混合型航空测量系统获取，并利用实时动态定位（Real-Time Kinematic，RTK）技术进行精度检查与验证。各数据的来源、获取与处理方式及精度指标见表1。

1.3 数据预处理

为实现地名与地理实体的精确关联，需对多源数据进行系统化预处理。首先将南极地名录矢量数据的坐标系统一至WGS-84坐标系，规范地名名称、地理实体类型等属性字段结构，并进行拓扑关系检查与错误修正，确保数据的规范性与一致性；然后利用Global Mapper软件将DSM数据转换为制图软件兼容的GRD网格格式；最后采用坐标映射与空间关联，将标准化后的地名矢量数据与DSM、DOM数据进行高精度空间配准，构建地名、地形和影像的一体化数据集，为后续多维专题地图制作提供统一、精准的数据基底。

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符号体系与地图标注

2.1地图投影与坐标系统

地理坐标基准采用WGS-84，投影坐标系采用WGS84/UTM Zone43S投影坐标系。

2.2 符号表达

为增强南极地理实体的辨识度与地图的定量表达能力，本文从特征要素符号、地形要素符号、地图标注3个方面设计符号与注记样式，具体参数见表2和表3。

（1）特征要素符号：针对地理实体的形态特征，构建特征线、边界线和特征点3类表达符号。特征线采用红色实线表示河流、峡谷、山脊等线状实体的走向；边界线采用红色实线勾勒湖泊、山脉、岛屿等面状实体的空间范围；特征点采用绿色三角形符号定位最高点、最低点、重心点、剖面线交点等关键点位。

（2）地形要素符号：基于地形网格数据追踪并标注等高线，计曲线采用加粗线条并标注高程值，首曲线采用细线不标注高程值，选取代表性剖面线开展地形剖面分析。

（3）地图标注：为统一图件视觉风格、保证产品体系内各图件的可读性与规范性，对地图标注与整饰要素统一规定，包括等高值、经纬度值标注、色带高程标注、地名注记、地形剖面标注等。

2.3 色彩渲染

采用自定义连续线性色带（如表4所示），构建冷蓝色至暖橙色的连续色带对地形网格数据进行渲染，共划分15个控制色阶节点，高程分级范围依据研究区DSM的最小值至最大值线性映射。低高程区域采用冷色调（蓝紫至青绿），中高程区域过渡为黄绿色至黄色，高高程区域逐渐过渡至暖色调（橙红），以增强地形起伏的视觉感知。

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多维专题地图产品研制

针对不同类型南极地理实体的空间表达需求，本研究利用Surfer与Global Mapper平台的互补优势，构建二维剖面图、三维地形图和三维影像图组成的多维专题地图产品体系。3类产品共享统一的数据基础和地名信息体系，但在表达重点和适用场景上有所区别。二维剖面图主要表达地名、实体位置、空间范围、等高线和高程等定量信息。二维剖面图侧重地名、实体范围、等高线和剖面高程等定量信息；三维地形图基于DSM，以高程设色和地形晕渲展示实体三维形态及空间关系；三维影像图将DOM纹理映射至DSM表面，在表现地形起伏的同时保留地表纹理。3类图件可从不同角度辅助南极地名实体的空间表达与地貌判读。

3.1 二维剖面图制作

基于Surfer平台，二维剖面图侧重于精确的地形定量表达与地名标注。具体制作步骤如下：

（1）数据滤波：基于Surfer平台，采用一阶低通滤波器（3×3窗口）对航测DSM进行轻度低通处理，以削弱局部噪声并尽量保留主要地形起伏；

（2）色彩渲染：采用表4所示的自定义连续色带对地形网格进行高程渲染，低高程区域呈蓝紫至青绿色，中高程区域过渡为黄绿色至黄色，高高程区域呈橙红色；

（3）等高线生成：根据地理实体高差与图幅尺度设置等高距生成等高线，并标注高程值；

（4）实体符号叠加：按照统一空间参考叠加地理实体特征线或边界线，并检查其与地形网格的空间对应关系；特征点采用绿色三角形标注；

（5）剖面线分析：根据实体主要延伸方向和地形起伏选取代表性剖面线，必要时设置多条交叉剖面。两剖面线交点以绿色三角形标示，使平面位置与剖面曲线建立明确的空间对应关系，剖面图作为辅助信息嵌入地图版面；

（6）图面整饰：统一添加指北针、比例尺、经纬度、图例、色带等，并保证主要标注在最终版面尺度下清晰可读。

3.2 三维地形图制作

三维地形图在Surfer平台中通过地形晕渲与色彩渲染相结合生成，旨在提供对地形的立体直观认知。具体制作步骤如下：

（1）色彩渲染：采用表4所示的自定义连续色带对地形网格进行高程渲染，色阶与二维剖面图保持一致，以保证3类产品之间的颜色表达一致。

（2）地形晕渲：光源方位角设为135°、高度角设为35°,垂直夸大因子设为2.0，将晕渲阴影与高程色带叠加，形成可辨的坡向明暗差异，用于辅助识别山体、谷地和坡面起伏。

（3）实体符号叠加：将特征线或边界线叠加于三维地形表面，用于标示峡谷走向、山脊或山体边界等关键地形结构及地理实体范围。

（4）视角设置与输出：根据地理实体的空间形态调整三维视角，并保留经纬度坐标信息，使核心实体及其与周边地形的关系能够完整显示。

（5）图面整饰：添加指北针、比例尺、图例、经纬度等，并保证主要标注在最终版面尺度下清晰可读。

3.3 三维影像图制作

三维影像图在Global Mapper平台中构建，主要用于在三维地形基础上保留地表纹理信息。具体制作步骤如下：

（1）三维基底构建：基于统一坐标将高分辨率DOM贴合至DSM表面，形成同时包含地形起伏与影像纹理的三维基底。

（2）实体符号叠加：将特征线或边界线叠加于三维影像表面，并结合地名注记标示实体位置、范围或走向。

（3）视角与光照设置：在Global Mapper的3D视图中，将光源方位角设为315°,高度角设为35°,垂直夸大因子取2.0；根据实体形态调整观察视角和场景范围，完成地名标注与图面检查后输出三维影像图。

3.4 典型地理实体专题地图

为验证3类专题地图对不同空间形态地理实体的表达效果，本节选取拉斯曼丘陵地区的岛屿、山峰和峡谷作为案例，分别展示二维剖面图、三维地形图和三维影像图。

（1）白沙岛

白沙岛呈不规则多边形，岛上地势由海岸向中部隆起，周边被普里兹湾海冰与浅水环绕，属于低海拔基岩岛。二维剖面图以红色边界线勾绘白沙岛范围，等高距为10m，每隔30m标注一次高程值。设置FP1-TP1与FP2-TP2两条交叉剖面线，交点位于岛体中部较高区域，并以绿色三角形标示。FP1-TP1呈南北向横穿岛体，水平距离约850m，两端高程约10～20m，中部在约250～350m距离范围内升至约70m，随后向北侧逐渐降低，反映岛体中部隆起、两侧较低的地形特征。FP2-TP2近西北-东南向贯穿岛体，水平距离约700m，高程由西北端约10～20m逐渐升高，在中部达到约70m后向东南端下降。三维地形图进一步显示岛体中部隆起及边缘坡面差异；三维影像图可直观辨识裸露基岩、积雪或冰面与岛体边界等地表纹理信息。

（2）雷公山

雷公山总体呈低缓丘状基岩山体，周边分布积雪、冰面与裸露岩体。二维剖面图以红色边界线勾绘山体范围，等高距为10m，每隔30m标注一次高程值。FP1-TP1与FP2-TP2两条剖面线交于山体高程较高部位，交点以绿色三角形标示。FP1-TP1水平距离约450m，高程由西侧约30m逐渐升至约80m后回落至东侧约50m；FP2-TP2水平距离约340m，两端约40～50m，中部峰值接近90m，反映山体中部隆起、外围逐渐降低的形态。三维地形图用于展示山体整体起伏及与周边地形的高差关系，三维影像图则保留基岩露头、残雪及外围冰雪背景等纹理信息。

（3）龙羊峡

龙羊峡呈近东西向延伸的狭长谷地。二维剖面图以红色特征线标示峡谷走向，等高距为20m，每隔60m标注一次高程值。FP1-TP1与FP2-TP2垂直或斜交峡谷走向布设，两剖面线交点位于谷底附近，并以绿色三角形标示。FP1-TP1水平距离约450m，由南侧约120m高地向谷底下降至约20m，随后升至北侧约60m；FP2-TP2水平距离约550m，两侧高程约60～70m，中部谷底下降至约10～20m，表现出较明显的U形横断面及两侧坡麓转折。三维地形图显示峡谷的线性延展、两侧基岩高地和谷底低洼之间的空间关系；三维影像图进一步呈现谷地、冰雪覆盖和裸露基岩等纹理背景。

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分析与讨论

4.1 二、三维产品协同互补

二维剖面图、三维地形图与三维影像图具有不同的信息表达优势。二维剖面图能够集中表达地名位置、实体范围、等高线及剖面高程变化，便于开展距离、高差和地形起伏判读；三维地形图通过高程设色与晕渲增强山体、谷地和坡面形态的空间感知；三维影像图在地形起伏基础上保留地表纹理，有助于识别裸露基岩、积雪或冰面等背景信息。三类产品相互补充，可将地名、地理实体范围、地形形态及其周边环境建立较为完整的空间关联。

4.2 支撑南极地名命名工作

本研究形成的三类图件可对应南极地名命名资料中常用的位置坐标、海拔、实体类型、空间范围、地貌形态及周边地理关系等信息组织需求。二维剖面图可用于核对实体位置、范围和高程变化；三维地形图可辅助描述山体、峡谷等实体的整体形态及其与周边地形的关系；三维影像图可提供地表纹理背景，为实体识别和现场调查提供直观参考。统一的符号、注记与图面整饰规则可作为命名提案附图制作的制图参考，但具体提案是否满足申报要求仍应以相关主管机构和命名规范为准。

4.3 研究局限性

本研究案例集中于拉斯曼丘陵地区的岛屿、山峰和峡谷3类已命名地理实体，对冰川、湖泊、岬角等其他实体类型及其他南极区域的适用性仍需进一步验证。当前制图流程依赖Surfer与Global Mapper的协同操作，自动化程度较低，尚未解决大批量地名实体快速制图的效率问题。

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结语

本研究以拉斯曼丘陵地区为例，围绕不同空间形态南极地名实体的多维表达开展专题地图案例研制。主要结论如下：

（1）形成了二维剖面图、三维地形图和三维影像图3类互补的专题地图产品。二维剖面图侧重实体范围、等高线和剖面高程等定量信息，三维地形图侧重地貌形态与空间关系，三维影像图侧重地表纹理与环境背景，三者共同补充传统单一二维表达的信息维度。

（2）明确了从地名数据整理、DSM/DOM预处理与空间配准，到符号注记、等高线与剖面设置、三维晕渲和影像贴合的制图流程，并给出了滤波窗口、等高距、光源方位角、高度角和垂直夸大因子等主要参数，为类似专题图件的重复制作提供了参数参考。

（3）白沙岛、雷公山和龙羊峡案例表明，3类图件能够分别适应面状岛体、丘状山体和线性谷地的表达需求，并辅助建立地名与实体范围、地形起伏及地表纹理之间的空间联系。该结论目前限于拉斯曼丘陵地区和所选3类实体，不宜直接外推至全部南极地名类型。

作者：常俊飞，邢喆，郭灿文，赵现仁，

杨晓彤，李艳雯，王剑，杨慧贤，赵嘉薇，

丁德秋，谢然，金守哲

来源：《海洋信息技术与应用》2026年9月30日

选稿：耿 曈

编辑：董进康

校对：李美云

审订：江 桐

责编：杜佳玲

（由于版面内容有限，文章注释内容请参照原文）

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