在海底山川烙上中国印——记2025年度国家科技进步奖二等奖项目“深海复杂地理实体划定理论与精准探测技术及应用”

7月8日,2025年度国家科学技术奖揭晓。由海底科学与划界全国重点实验室研究员吴自银牵头、以自然资源部第二海洋研究所为第一完成单位的“深海复杂地理实体划定理论与精准探测技术及应用”成果摘得国家科技进步奖二等奖。
该项目聚焦海底地理实体划定与深海探测的国家重大需求,历经20余年持续攻关,构建了海底地理实体精准划定的理论与技术体系,攻克了深海地理实体精准探测难题。项目团队编制的《中国周边海域海底地形与地名图》《中国周边海域海底地理实体图集丛书》,首次系统呈现了769项命名成果,填补了国内外空白,被誉为我国海底地理实体领域的“新华字典”。
“这个奖是对海洋科研人员长期拼搏奋斗的高度肯定。”现场参加了国家科学技术奖励大会的吴自银,近距离聆听了习近平总书记的重要讲话,手捧国家科技大奖证书,难掩激动。
为了实现“中国人命名自己的海底”的梦想,吴自银带领团队埋头苦干,锚定原始创新,最终让世界看到中国海洋科学家在海底地名命名领域的领先身位。
从“跟跑”到“领跑”
突破三大难关的原始创新
如同陆地上的高山、峡谷、丘陵一样,在广袤幽深的海底,同样存在着海山、海丘、海沟、海脊等各具形态的海底地理实体单元。
吴自银团队所从事的,正是对这些海底地理实体进行精准探测、划定和命名的科学研究工作。
这是一项关注度不高但意义重大的科研工作。从全球来看,探测本国管辖海域的海底地理实体,是沿海国家必须进行的一项基础性工作,事关国家海洋权益维护与安全,属于国家重大战略需求。
但在起步阶段,吴自银团队面临着海底地理实体划定与命名的三大难关——理论、方法和技术,急需突破深海地理实体“划不准、看不清、探不明”的三大科技难题。理论和方法关乎怎么划定与命名,技术装备决定能不能做到,三者相辅相成,缺一不可。20余年前,我国在这三方面几乎“一穷二白”——理论缺位、方法空白、技术落后。
想要进入深海,必须翻越这三座大山。“我们这个项目最突出的特色和优势,正是进行了理论创新、方法创新和技术创新。”吴自银总结道。
理论上,我国海域海底地理实体特征多变、成因复杂。针对这一客观挑战,吴自银带领团队构建了“深部动力驱动—构造变形叠加—沉积地貌响应—海洋动力塑造”的多要素耦合地质成因理论框架。同时,创立了“构造定级、地质定类、地貌定形、文化定名”的海底地理实体四级分类与命名体系。

吴自银(右二)和团队成员参加海洋科考。受访者供图
此前,传统理论体系对海底地理实体的地质成因与命名考量不足,据此提交的国际命名提案常引发争议,甚至被驳回,类似案例在国际上屡见不鲜。“我们建立的这套理论体系填补了本领域空白,有效解决了因中国海复杂地质演化历史导致的海底地理实体‘畸变叠加、划不准’的关键难题。”吴自银直言。
方法上,我国一直缺乏中国海全海域的高分辨率、高精度的自主水深模型。究其原因,就在于海洋精准探测的难度非常大。
吴自银介绍,截至目前,全球海洋仅有28.7%的面积被人类探测,尚有约71%的面积没有完成探测。我们国家也是历经30多年才基本实现“查清中国海”的目标。由此,吴自银团队汇集我国长达30多年的中国海海洋调查数据,为构建高分辨率、高精度水深模型奠定了扎实的数据基础。
然而,这些调查数据来自不同年代、不同专项、不同设备、不同精度、不同分辨率和不同基准,融合处理并构建统一的模型难度极大。
面对挑战,吴自银带领团队迎难而上,集中力量进行技术攻关,从数据处理方法入手,创立了多源异构自适应融合的多分辨率水深模型构建方法,提出了基于中继残差扩散概率的深海地形高分辨率建模技术,最终突破多源异构水深数据融合处理技术瓶颈,成功构建了我国管辖海域高分辨率、高精度的数字水深模型。
与国际同类先进模型相比,该模型分辨率提升了2倍,精度提升了2~5倍,从而为中国海全海域海底地理实体精准识别与划定研究提供了可靠的高分辨率、高精度的数据模型,解决了以往的数据模型“看不清”复杂多尺度地理实体的方法难题。
技术装备是最后一道难关。
吴自银说,1995年,他刚参加工作时,大型海洋科考船只和先进调查设备极其紧缺,核心设备船载多波束测深仪也无法满足数千米深海复杂多尺度海底地理实体的精准探测需求。从近海到深海,我国海洋探测技术装备国产化能力不强,不仅需要高价进口关键设备,还经常遭遇有钱也买不到的“卡脖子”困境。
吴自银深知,破解技术装备“卡脖子”问题唯有依靠自主创新。项目团队通过“产—学—研—用”联合攻关,突破了深海 AUV(自主式水下航行器)全姿态矢量控制技术,攻克了深海AUV低噪声、低功耗推进和高精度组合导航等集成控制技术,实现深海AUV高精度导航定位,研制了深海6000米级国产 AUV探测平台,解决了6000米深海“下得去”的难题。
在水深精准探测方面,项目团队突破了旁瓣抑制波束形成、融合幅度和相位的海底检测和海底检测质量评价等关键技术,成功研制了高精度、高分辨率的国产多波束测深系统,解决了海底地理实体“探不明”的技术难题。
“我们研制的水深探测装备打破了欧美国家的垄断,主要技术指标达到国际先进水平。”吴自银说。
从“无名”到“有名”
769个地理实体镌刻中华文化
攻克三大难关后,吴自银团队掌握了命名我国海域海底地理实体的主动权,接下来便是如何命名。
放眼全球,各国对管辖海域的命名都有着本国文化烙印。为了让海底地理实体命名既符合国际规则,又能体现中国文化特色,吴自银和团队成员从中国古代神话、历史人物、诗词歌赋中汲取灵感,形成了一套独具中国文化特色的海底地理实体命名技术体系。
春风海山、玉带海脊、李白海丘、杜甫海丘、哪吒海丘、兰宫洼地……如今,我国管辖海域深处已有数百个由他们命名的海底地理实体。这些名字,有的取自《诗经》《山海经》等古代典籍,有的出自人们熟悉的诗词名句,有的以历史名人命名,每一个都饱含鲜明的中国文化符号。
2021年、2022年,由吴自银联合国内相关优势单位共同研编的《中国周边海域海底地形与地名图》和《中国周边海域海底地理实体图集丛书》相继出版,获得社会广泛关注。这项成果科学呈现了我国周边海域历次命名的769项海底地理实体命名成果,建立了中国管辖海域海底地理实体与地名的“新华字典”,为我国涉海地图、著作和论文的规范出版提供了海底地名标注的科学依据。

吴自银说:“这769个海底地名成果的公开发行,既为维护我国海洋权益提供了重要科技支撑,也有助于提升全社会对‘蓝色国土’的关注与重视。”

《中国周边海域海底地形与地名图》审查签样会(吴自银前排) 受访者 供图
今年,他们计划向国际出版发行《中国周边海域海底地形与地名图》英文版,推动中国海底地理实体命名成果走向世界。
从“引进”到“引领”
自主创新实现质变跃升
从事高分辨率海底地貌学探测研究30余年,吴自银深知,海底地理命名科学研究面向的是国家重大需求、事关海洋权益维护,必须通过“产—学—研—用”结合打通技术链,推动我国海洋科技实现高水平自立自强。
依托该项目关键技术,项目团队研制了国产高分辨率多波束测深系统、“潜龙四号”和“橙鲨Ⅲ”等深海AUV平台。目前,相关仪器设备已在我国深海资源精细勘探、国家海洋调查专项和海洋工程等方面实现了常态化应用,打破了我国深海探测关键装备长期依赖进口的局面。
“以前,我们从国外进口一套多波束测深设备需要几百万元,现在国产多波束产品只需数十万元,为国家节省了大量的经费。”吴自银说。
目前,该国产多波束测深系统通过搭载不同类型的无人探测平台,能够灵活执行多种深海探测任务,应用场景不断拓宽,实现了良好的经济社会效益。
项目相关海洋探测装备已在水利、航道、海洋测绘、海上风电等国内相关领域得到广泛应用,为我国浅海测量、复杂岛礁测量、海洋风电、海洋牧场和极端区域自动化测量等提供了关键技术装备。同时,项目研制的国产技术成果已出口俄罗斯、日本和新加坡等国家。
“以前我们的海洋调查关键装备多从国外进口,现在不仅实现了国产化替代,还能出口国外。这是一个质的飞跃。”吴自银说。
依托项目实施,团队还产生了一批重要的论文论著、国际专利、国家专利和软件著作权,制定了国家与行业标准规范,培养了一支优秀的科研人才队伍,有力推动了我国海洋测绘和海底地貌学发展,在我国相关高校海洋学科建设、国际海洋测量人才培养等方面发挥了重要作用。
科学攀登永无止境。如今,吴自银仍在带领团队持续科技创新。
就在今年5月11日,由他牵头制定的《船舶与海洋技术——海洋无人载具海底地形地貌调查技术要求》正式成为国际标准。这是我国在海底地形地貌探测领域的首项国际标准,标志着中国在该领域的技术水平已经得到了国际社会的认可。
“以前我们在海底探测领域是跟跑,现在我们实现了部分领跑。”吴自银告诉记者。
习近平总书记在今年的国家科学技术奖励大会上指出,要深度参与全球科技治理,广泛宣介中国主张和中国方案。
吴自银和他的团队正致力于推动中国方案与标准“走出去”,引领国际标准制定,为提高我国国际影响力和话语权作出更大贡献。
从“一穷二白”到“部分领跑”,从依赖进口到自立自强,吴自银和他的团队用20多年的坚守,标注着中国海底探测科学的进步刻度。769个地理实体不是终点,而是新的起点——在那些尚未被光芒照亮的深海幽谷中,在那些等待命名的海底山峰之间,他们依然在破浪前行。
来源:《中国自然资源报》

