黄土丘陵沟壑区DEM采样间距与数据平滑对流域分布式侵蚀学坡长的影响研究

Slope length is an important terrain facator in the research of soil erosion and watershed hydrology, etc. In the research of soil erosion assessment at watershed or regional scale, slope length is normally extracted from coarser resolution DEMs. However, slope length tends to increase as resolution becomes coarser. This make the calculated slope length not accurate enough to describe the real relief of terrain. The purpose of this project is to make comprehensive use of the basic theory and thchnical methods of soil erosion, geomorphometry and digital image processing to research effects of DEM resolution isolated into cellsize and smoothing on spatial structure and statistical distribution of slope length in Loess Hilly Region. And to investigate the relationship and quantitative indicators of cellsize and smoothing in DEM resolution. Then to analyse the tendency of effects of cellsize and smoothing on slope length with the terrain complexity and resolution and to comprehend its mechanism of erosion geomorphology. This study has important implications for promoting the scale effect research of terrain factors in watershed soil erosion. It will have a data surpport to improve the accuracy of large-scle soil erosion assessment results.

坡长是土壤侵蚀和流域水文等研究的重要地形指标，在流域或区域土壤侵蚀评价研究中，坡长通常基于中低分辨率DEM提取，但随着DEM分辨率的降低，其上提取的坡长发生扩张，致使坡长表面不能如实表现地形起伏状况，进而影响土壤侵蚀评价的计算精度。本项目将综合运用土壤侵蚀、计量地貌学、数字图像处理等学科的基本理论和技术方法，选取黄土丘陵沟壑区不同地形类型区为研究区，将DEM分辨率区分为采样间距和数据平滑两种方式，探讨二者对分辨率影响坡长的贡献并建立量化表征指标，分析这两种作用方式对分布式坡长空间格局与统计分布特征的影响，分析这种影响随地形复杂程度和分辨率的变化规律并理解其侵蚀地貌学机理。本项目对促进流域土壤侵蚀地形因子尺度效应研究具有重要意义，为提高流域土壤侵蚀评价结果精度提供数据支持。

坡长是土壤侵蚀和流域水文等研究的重要地形指标，在流域或区域土壤侵蚀评价研究中，坡长通常基于中低分辨率DEM提取，但随着DEM分辨率的降低，其上提取的坡长发生扩张，致使坡长表面不能如实表现地形起伏状况，进而影响土壤侵蚀评价的计算精度。本项目综合运用土壤侵蚀、计量地貌学、数字图像处理、地统计学等学科的基本理论和技术方法，选取黄土丘陵沟壑区不同地形类型区为研究区，将DEM分辨率区分为采样间距和数据平滑两种方式，探讨了二者对分辨率影响坡长的贡献，分析这两种作用方式对分布式坡长空间格局与统计分布特征的影响，分析这种影响随地形复杂程度和分辨率的变化规律并理解其侵蚀地貌学机理。主要结论如下：（1）在不同地貌类型区分别利用ANUDEM专业插值软件建立了10m-200m不同分辨率的DEM并进行质量评价，其上提取了不同分辨率坡长指标，随着分辨率的降低，坡长值不断扩张。（2）在地形复杂的安塞和绥德地区，在200m分辨率范围内随着分辨率的降低数据平滑作用逐步增大，数据平滑作用最终会大于采样间距作用；在相对平缓的天水和会宁地区，200m分辨率范围内的数据平滑作用增速较小，采样间距作用始终大于数据平滑作用。（3）随着分辨率降低，四个样区的分辨率总效应和采样间距效应下的平均坡长的累积差值先增大后减小，会宁样区的减小幅度较其他样区要小，数据平滑效应总体上呈增大趋势。整体上分辨率各组分对坡长变率的影响逐渐减小，也即，随着分辨率不断降低，分辨率各组分对坡长的影响程度逐渐减缓。本项目对促进流域土壤侵蚀地形因子尺度效应研究具有重要意义，为提高流域土壤侵蚀评价结果精度提供了数据支持。