2020年度国家科技奖获得者作品展播丨地球科学领域
中共中央、国务院日前在北京隆重举行国家科学技术奖励大会。
2020年度国家科学技术奖共评选出264个项目、10名科技专家和1个国际组织。其中，国家最高科学技术奖2人；国家自然科学奖46项，其中一等奖2项、二等奖44项；国家技术发明奖61项，其中一等奖3项、二等奖58项；国家科学技术进步奖157项，其中特等奖2项、一等奖18项、二等奖137项；授予8名外籍专家和1个国际组织中华人民共和国国际科学技术合作奖。
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国家自然科学奖
傅伯杰（中国科学院生态环境研究中心）
2020年度国家自然科学奖二等奖
黄土高原是我国乃至全球土壤侵蚀最为严重的地区之一。《黄土高原景观格局变化与土壤侵蚀》基于景观生态学“格局－过程－尺度”理论，在系统分析小流域、县域、区域和黄土高原景观格局变化、驱动力分析及其尺度效应基础上，应用实验监测和模型模拟分析等技术，探讨了坡面、流域不同尺度景观格局变化的水土流失效应，进行了流域尺度土壤侵蚀评价、土壤流失模拟和土地利用格局优化，识别了黄土高原退耕还林还草对土壤侵蚀影响效应。本研究对于深化景观格局与生态过程耦合、服务黄土高原生态建设实践具有积极意义。
胡瑞忠（中国科学院地球化学研究所）
2020年度国家自然科学奖二等奖
重点论述了由华夏地块和扬子地块组成的华南陆块内三个成矿系统———古生代峨眉山地幔柱成矿系统、中生代大花岗岩省成矿系统和中生代大面积低温成矿系统的成矿年代格架及其与主要地质事件的关系; 大面积低温成矿系统与大花岗岩省成矿系统在成矿动力学背景上的可能联系; 这些成矿系统中一些主要矿床类型, 如热液铀矿床、卡林型金矿床、钒钛磁铁矿矿床、铜镍硫化物矿床等的成矿过程和主要控制因素, 以及覆盖区战略靶区预测和矿床深部找矿预测理论和方法。
大规模低温成矿是在全球很具特色的重要成矿事件。《华南大规模低温成矿作用》主要是国家973计划项目“华南大规模低温成矿作用”（2014—2018年）的研究成果。在扼要介绍华南低温成矿省地质背景和成矿特征的基础上，重点论述了低温成矿流体的性质和成因、前寒武纪基底对大规模低温成矿的制约，大规模低温成矿年代学、大规模低温成矿动力学，以及成矿省尺度、矿集区尺度和矿床尺度的找矿预测方案。
As one of the eighteen field-specific reports comprising the comprehensive scope of the strategic general report of the Chinese Academy of Sciences， this subreport addresses long-range planning for developing science and technology in the field of mineral resources science. They each craft a roadmap for their sphere of development to 2050. In their entirety， the general and sub-group reports analyze the evolution and laws governing the development of science and technology， describe the decisive impact of science and technology on the modernization process， predict that the world is on the eve of an impending S&T revolution， and call for China to be fully prepared for this new round of S&T advancement. Based on the detailed study of the demands on S&T innovation in Chinas modernization， the reports draw a framework for eight basic and strategic systems of socio-economic development with the support of science and technology， work out Chinas S&T roadmaps for the relevant eight basic and strategic systems in line with Chinas reality， further detail S&T initiatives of strategic importance to Chinas modernization， and provide S&T decision-makers with comprehensive consultations for the development of S&T innovation consistent with Chinas reality. Supported by illustrations and tables of data， the reports provide researchers， government officials and entrepreneurs with guidance concerning research directions， the planning process， and investment.
Founded in 1949， the Chinese Academy of Sciences is the nations highest academic institution in natural sciences. Its major responsibilities are to conduct research in basic and technological sciences， to undertake nationwide integrated surveys on natural resources and ecological environment， to provide the country with scientific data and consultations for governments decision-making， to undertake government assigned projects with regard to key S&T problems in the process of socio-economic development， to initiate personnel training， and to promote Chinas high-tech enterprises through its active engagement in these areas.
方红卫（清华大学）
2020年度国家自然科学奖二等奖
本书以河流和河口地区的水流运动和泥沙输移为研究对象，对工程中采用的一维、二维和三维数学模型、数值方法及其应用进行阐述，力求全面反映水沙数学模型的完整体系和最新成果。在一维数学模型中着重说明水流运动的守恒规律、悬移质泥沙运动的对流扩散和推移质泥沙运动的基本方程以及河床变形方程；对于模型采用的基本参数进行分析，包括糙率、挟沙力、恢复饱和系数、不平衡输移长度、推移质输沙率、非均匀沙、床面交换层等；对于一维数值方法进行总结。在二维数学模型中着重对求解的各种数值方法进行阐述，包括交替方向的有限差分方法、斜对角笛卡儿方法、曲线坐标方法、有限体积方法、有限元方法、有限分析方法、边界元方法、非结构网格方法等。在三维数学模型中着重对于目前应用的三维计算实例进行分析和说明，展示针对各种复杂情况的算例和说明，包括河道和河口处三维水沙模型的各种处理方法和技巧。
国家科学技术进步奖
李德仁（武汉大学）
2020年度国家科学技术进步奖一等奖
面向大数据，《空间数据挖掘理论与应用（第三版）》提出数据场、云模型、挖掘视角、李德仁法等空间数据挖掘的新方法，揭示在不同层次“规则+例外”的挖掘机理，总结数据源的内容和管理，研究遥感图像的大规模智能检索、地物分类和变化检测，时空分布的视频数据挖掘，夜光遥感图像挖掘，滑坡监测数据挖掘，以及GIS数据的关联规则、分布规则、决策规则和聚类挖掘，成功用于“一带一路”沿线的城市发展评估、国际热点区域的人道主义灾难评估、公共安全事件的监测预警、无人机视频的动态目标跟踪、火车车轮的形变检测、土地利用的分类与变化检测、滑坡监测的数据挖掘、银行选址的预测评估、区域经济分析等领域，研制了空间数据挖掘系统SDMsystem，实现了从空间大数据向大价值的实质转换。
面向大数据，《地球观测与导航技术丛书：空间数据挖掘理论与应用（第2版）》提出数据场、云模型、地学粗空间和空间数据挖掘视角，构建空间数据挖掘金字塔，给出挖掘机理，介绍概念格，总结空间数据源，导出清理空间观测数据的选权迭代法。面向地理信息系统数据研究空间的关联规则、分布规则、概化规则和聚类规则的挖掘，从图像中发现指导图像分类、特征提取、表情识别的空间知识，以及时空分布的视频数据挖掘。这些理论，在滑坡监测、车轮形变、银行选址、土地利用、人脸识别、公共安全等实际领域，获得了有价值的应用成果，自主研制了空间数据挖掘原型系统GISDB Miner和RSImage Miner。
《地球观测与导航技术丛书：空间数据挖掘理论与应用（第2版）》可供空间数据挖掘、计算机科学、地球空间信息科学、地理信息系统、遥感、全球定位系统、数据分析、人工智能、认知科学、空间资源规划、土地科学、灾害防治、管理科学与工程和决策支持等领域的研究人员和开发人员使用，亦可作为高等学校相关专业本科生和研究生的参考用书。
针对多样化并发任务条件下，多平台、多传感器、多时间分辨率、多空间分辨率和多频谱分辨率遥感数据及其处理服务的广泛共享、有机聚合与高效协同问题，本书系统介绍了面向任务的遥感信息聚焦服务理论与方法，包括遥感信息共享的多维动态全局逻辑模型——遥感信息球模型，以及基于此模型的任务理解、语义搜索与动态聚合的服务方法等，并结合地震灾害应急响应应用需求详细介绍了典型的遥感信息聚焦服务流程与主要技术内容。
本书可作为地球空间信息学及相关学科的各类专业技术（管理）人员进行科学研究、教学、生产和管理等工作的参考书，也可作为本科高年级学生或研究生教材。
王家耀（中国人民解放军战略支援部队信息工程大学，中国工程院院士）
2020年度国家科学技术进步奖二等奖
《地图学原理与方法（第2版）》系统、完整地介绍地图学的原理和方法。主要内容包括地图与地图学的基本特征及定义、基本内容、学科体系及地图学的发展历史与趋势，以及地图的数学基础、地图内容表示方法与制图综合、现代地图制图的技术方法、地图分析与应用等。作为地球空间信息科学的组成部分，《地图学原理与方法（第2版）》强调原理与方法相结合、理论与实际相结合、经典与现代相结合，内容具有可读性、客观性和便于自学等特点，为培养学生的抽象思维和视觉思维能力提供了一个平台。
《地图学原理与方法（第2版）》既可作为高等院校测绘、地理、地理信息系统专业本科生教材，也可作为科研院所、生产单位的科学技术人员的参考用书。
《网格地理信息服务概论》是对国家高技术研究发展计划（“863”计划）支持下开展的“城市空间信息系统网格化集成和智能化服务技术”研究取得的主要成果的总结。《网格地理信息服务概论》共9章，主要内容包括绪论、网格地理信息服务的总体设计、网格地理信息服务分类与注册、网格地理信息服务工作流与服务链、空间数据访问与集成、地理信息服务发现与组合技术、分布异构地理信息系统网格化集成、网格地理信息服务原型和地理信息网络／网格服务展望。
《网格地理信息服务概论》可供从事数字城市建设，特别是从事由“数字城市”到“智慧城市”提升的工程技术人员、科研人员和从事该领域教学和科研工作的广大教师及研究生参考。
何治亮（中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院）
2020年度国家科学技术进步奖二等奖
中国海相碳酸盐岩分布广、厚度大、领域多，但由于地质条件复杂，海相优质碳酸盐岩储层发育与分布是制约勘探开发的重大瓶颈。本书按照"区域背景分析－典型剖面解剖－实验模拟－模式建立－综合预测"的总体研究思路，以碳酸盐岩储集空间形成与充填过程发展演化为主线，开展孔隙流体运动学和水－岩相互作用分析，揭示碳酸盐岩储层发育多样性和非均一性的形成机理，建立碳酸盐岩储层发育模式，并预测了重点层系和重点探区优质碳酸盐岩储层的空间分布。
王家鼎（西北大学），王新刚
2020年度国家科学技术进步奖二等奖
本书是国家自然科学基金重点项目和多项面上项目的研究成果，针对边坡失稳中的科学问题和技术难点开展了大量的野外地质调查、现场及室内试验、数值模拟和力学分析等研究工作，获得了一系列创新性成果，内容包括饱水-失水循环作用下岩石的常规与流变试验研究，饱水-失水循环作用对岩石损伤的规律研究，饱水-失水循环作用下岩石损伤流变本构模型，岩石流变本构模型的二次开发与验证，渗透压与应力耦合作用下岩石流变机理研究，不同含水率下岩石剪切流变机理研究，复杂地质环境下考虑流变效应的边坡长期稳定性工程应用研究等。
钱海忠（中国人民解放军战略支援部队信息工程大学）
2020年度国家科学技术进步奖二等奖
《大比例尺城市地理空间数据的骨架线匹配方法》采用城市骨架线技术，以大比例尺城市道路和居民地为例，对地理空间数据更新中的数据匹配技术展开研究，内容共分 6 章。第 1 章为引言，介绍了空间数据匹配的相关概念、分类和流程；第 2 章定义了骨架线概念，介绍了城市骨架线的分类与提取方法等；第 3 章实现了基于城市骨架线的居民地匹配方法；第 4 章实现了城市骨架线支撑下的道路网匹配方法；第 5 章提出了空间数据联动匹配的相关理论与技术；第 6 章介绍了利用动态化简来提高线要素匹配质量的方法。
武芳（中国人民解放军战略支援部队信息工程大学）
2020年度国家科学技术进步奖二等奖
地理空间信息的日益广泛应用，对作为地理信息系统"血液"的空间数据生产及更新提出了更高的要求，已有的更新方法周期长、效率低，远远不能满足各种应用的多样化需求。因而，多尺度空间数据增量级联更新方法以其更新方式灵活、更新结果一致性好的优点，受到了学术界的广泛关注。本书以空间数据中变化快、数量多的居民地要素为例，对多尺度空间数据增量级联更新的基本理论、方法、流程和关键技术进行了深入的研究，主要内容包括：多尺度居民地要素增量级联更新模式，变化对象分类及形式化表达方法，同尺度居民地匹配和变化信息提取，相邻尺度居民地匹配和关联关系建立，支持增量级联更新的多尺度空间数据关联索引结构，增量更新环境下的变化信息动态自适应尺度变换和增量综合，以及增量信息空间冲突检测和更新质量检核等，实现了多尺度居民地要素增量级联更新主要功能并进行了验证，涉及了居民地增量级联更新的主要关键技术，基本涵盖了其全过程。
国家技术发明奖
杨进（中国石油大学（北京））
2020年度国家技术发明奖二等奖
《海洋油气井导管安装方法》系统地介绍了海洋油气导管分类、结构组成、常见的安装工艺，以及对应的关键设计技术。《海洋油气井导管安装方法》分三个部分，第一部分（第1章）从海洋油气井导管的功能着手，介绍不同类型井口的结构特点；第二部分（第2—第4章）主要以海洋油气井导管安装方法为目标，分别论述了海洋油气井导管安装方法的施工工艺和所需装备，同时重点分析了其关键设计技术；第三部分（第5章）结合地质、海洋环境和作业因素，阐述了三种导管安装方法的适应性。
《深水油气井环空压力管理技术》系统地介绍了深水油气井环空圈闭压力的形成机理、预测方法和安全管理及控制技术。《深水油气井环空压力管理技术》分为八章，首先主要从深水油气田开发方式特点、水下采油树及水下井口结构组成等方面，介绍了深水油气井环空压力形成的机理，详细阐述了深水井筒温度场预测方法和计算模型、深水井环空压力预测方法和计算模型，以及深水环空压力对井筒完整性的危害。其次针对深水油气井开采期间井筒环空压力突出问题，详细介绍了影响井筒环空压力形成的主要因素，为深水环空压力管理指明方向。针对深水井筒环空压力研究工作面临的挑战，介绍了深水环空压力监测方法、安全控制技术和关键工具。最后通过对深水典型井的实际案例分析，介绍了深水油气井环空压力管理方案设计及应用，可以让读者了解、借鉴该技术来开展深水井环空压力管理设计工作。
海洋钻完井装备是海洋油气工程装备的主要组成部分，其主要包括在海上进行钻井、完井和测试作业时使用的大型关键设施和设备。《海洋钻完井装备》根据近年来海洋钻完井技术和装备的发展现状，重点介绍了自升式钻井平台、半潜式钻井平台、钻井船、海上钻修机、隔水管、防喷器等装备的结构特点与工作原理，以及海上油气测试装备及测试工艺。
向获奖的专家学者们致敬！
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