梯田对坡度坡长因子的扰动特征研究

DEM data is the primary source of data for terrain factor extraction at regional and watershed scale, on which the mutation information (such as terrace) was rarely considered in the expression of terrain. In fact, micromorphology of land surface was changed greatly because of the existence of large areas of terrace, and slope, slope length, runoff path and confluence pattern changed, soil erosion intensity affected subsequently. According to runoff and sediment migration law, it is incomplete that terrace was only considered as soil and water conservation measures factor. Taking DEM, high resolution images and field data as data source, the study aims: 1) to propose the optical representation of terraced DEM by the accuracy analysis of different modeling methods for terrace information-embedded DEM. 2) to put forward extracting methods of terrain information based on theories of soil erosion. 3) to analyze the impacts of terraces on distribution of soil erosion terrain indices for the further step. The study is of great significance for improving of soil erosion terrain factor, completing soil erosion assessment methodologies, and evaluating influences of soil and water conservation engineering measures on modern surface processes.

DEM数据是提取区域和流域土壤侵蚀地形因子的主要数据源，但其对地形的表达较少考虑采集梯田等突变信息，而实际上，梯田大面积存在，极大的改变了地表微形态，使地表坡度、坡长、径流路径和汇流方式发生改变，影响土壤侵蚀强度。从地表水沙物质运移规律考虑，仅将梯田作为水土保持措施因子来考虑是不够完整的。本研究以DEM数据、高精度遥感影像数据和野外实测数据为数据源，通过对不同方法构建嵌入梯田信息DEM的精度分析，得到梯田DEM表达的最优解决方案；基于土壤侵蚀学原理，研究梯田DEM的地形信息提取方法，并进一步分析梯田对土壤侵蚀地形指标分布规律的影响。该研究对于改进土壤侵蚀地形因子、完善土壤侵蚀评价方法、评价水土保持工程措施对于现代地表过程影响等，具有重要理论意义。

DEM 数据是提取区域和流域土壤侵蚀地形因子的主要数据源，但其对地形的表达较少考虑采集梯田等突变信息，而实际上，梯田大面积存在，极大的改变了地表微形态，使地表坡度、坡长、径流路径和汇流方式发生改变，影响土壤侵蚀强度。从地表水沙物质运移规律考虑，仅将梯田作为水土保持措施因子来考虑是不够完整的。本研究通过选择不同类型的梯田样区，以 DEM 数据、高精度遥感影像数据和野外实测数据为基础，研究梯田DEM的表达方法，通过梯田对水流路径、坡度坡长因子的影响分析，分析梯田对土壤侵蚀地形因子的扰动规律，得出如下结论：（1）通过对不同方法构建嵌入梯田信息 DEM 的精度分析，利用高分辨率遥感影像能够得到地物较为清晰的基本特征信息的特点，提出基于真实田坎的梯田DEM构建方法，该方法构建的梯田DEM所表达的田坎位置、形态与真实情况基本一致，能较好地反映真实地表。（2）通过原始DEM与梯田DEM分别提取的坡度、坡长以及计算得到的坡度坡长因子进行分析，得出：与样区原始DEM相比，梯田DEM提取的坡度、坡长、LS因子明显减小，其中坡度平均值减小了1/4，坡度范围增加；坡长平均值减小了5/6，坡长范围同样减小，且坡长绝大多数集中在短坡范围；计算的LS因子绝大多数集中在0值附近。（3）对基于梯田DEM的水流路径，通过AGREE算法，利用田面流路对梯田DEM进行预处理，使水能够在田面上“汇”和流出，且能形成完整合理的流路。（4）以燕沟流域和纸坊沟流域为例，通过CSLE模型，计算将梯田分别作为地形因子和工程措施的土壤侵蚀量，对其结果进行对比，得出随着流域中梯田占比的提高，梯田作为工程措施和地形因子的土壤侵蚀量的差距随之增加，即将梯田作为工程措施的土壤侵蚀量明显低于将梯田作为地形因子的土壤侵蚀量。该研究对于改进土壤侵蚀地形因子、完善土壤侵蚀评价方法等，具有重要理论意义。