基于DEM的黄土高原沟蚀特征空间差异性研究

Gully erosion is a kind of soil erosion which causes the forming of gully through runoff erosion and incision. As one of the most important exogenetic force, gully erosion plays an important role in the process of loess gully evolution. Based on a thorough and detailed analysis of the classification, characteristic and spatial distribution and configuration of gully erosion, this project will focus on these contents hereinafter: 1) landform indices of regional gully erosion, which is scientific, systematic, practical and effective; 2) key technologies of landform indices extraction based on fine resolution digital elevation model data; 3) relationship between regional gully erosion and loess gully landform; 4) mechanism of spatial variation of loess gully landform. This study is an exploration in the field of geosciences through digital terrain analysis. Through this project, it is hopeful to enrich the theory and methodology of quantificational loess landform, strengthen the research of geomorphogenesis, mechanism and spatial distribution of loess landform, and gain innovative works in the research of loess plateau.

沟蚀是地表径流集中冲刷土壤和母质并切入地内形成沟谷的一种侵蚀方式。作为最主要的外营力，沟蚀在塑造黄土高原地表沟壑纵横、支离破碎、起伏不平的独特的地貌景观的过程中起到了重要的控制作用。本课题拟在深入剖析沟蚀的类型、强度、空间结构等对黄土沟谷地貌的作用的基础上，构建可有效描述区域沟蚀特征的定量指标体系，并研究基于DEM的指标提取算法；然后，通过在黄土高原多样区的实验，研究沟蚀与黄土沟谷形态特征的映射机制，探索沟蚀的空间差异性及沟蚀特征分区；在此基础上，研究沟蚀地貌特征及其分区。通过本研究，可望实现黄土高原数字地形分析由表象到机理的深化，提升对黄土地貌成因、发育机理与地域分异规律的认识，并在黄土高原研究中取得具有创新性的研究成果。

沟蚀是地表径流集中冲刷土壤和母质并切入地内形成沟谷的一种侵蚀方式。作为最主要的外营力，沟蚀在塑造黄土高原地表沟壑纵横、支离破碎、起伏不平的独特的地貌景观的过程中起到了重要的控制作用。. 本课题在深入剖析沟蚀的类型、强度、空间结构等对黄土沟谷地貌的作用的基础上，构建了可有效描述区域沟蚀特征的定量指标体系，探讨了沟蚀与黄土沟谷形态及演化的关系，研究了沟蚀的空间差异性及沟蚀特征分区特征，取得如下主要进展：1）针对不同的应用目的，设计了基于高分辨率数据的高精度黄土侵蚀沟和基于中分辨率数据的黄土侵蚀沟提取方法，实现了整个研究区侵蚀沟的提取；2）分别从形态特征、地形统计特征及发育特征三个角度构建沟沿线量化指标体系，并分析了指标提取的尺度效应，并以重点样区为例，研究了相关指标在不同黄土地貌类型区的变异特征；3）对沟蚀（侵蚀沟）量化指标在黄土高原的空间分异规律进行了探讨，并制作了各因子空间分异专题地图，在此基础上，研究了黄土高原沟蚀特征和黄土高原沟谷发育程度分区特征，揭示了黄土高原沟蚀特征、沟谷发育特征和黄土地貌的密切关系；4）以模拟黄土小流域地形演变为基础，从微观的层次上研究了沟蚀的基本过程、黄土沟谷坡面的变化特征；5）在宏观视角研究了黄土沟谷发育与黄土下覆地形的关系，结果显示地貌继承性是控制黄土地貌演化的重要因素，对沟蚀、沟谷演化的区域变异性也有重要的影响。. 在课题研究过程中，出版专著1部，教材1部；已发表科研论文13篇，其中SCI检索期刊论文10篇；授权发明专利1件；获教育部自然科学奖2等奖1项；主办国际会议1次，主办GIS博士生学术论坛两届；8人次分赴美国威斯康辛州立大学麦迪逊分校、奥地利萨尔茨堡大学和德国埃伯斯瓦尔德可持续发展应用技术大学开展学术交流活动；参加国内外会议20余次；培养毕业博士研究生1人，硕士研究生5人。