土壤侵蚀研究是水土保持研究工作的重要内容,贵州喀斯特地区是我国土壤侵蚀最严重的地区之一,研究贵州喀斯特地区的土壤侵蚀对于喀斯特地区的水土流失防治工作意义重大。土壤侵蚀的发生受到土壤、植被、地形和降雨等诸多因素的影响,而地形条件决定着地面物质与能量的形成和再分配,是影响土壤侵蚀的重要因素之一。对坡面、小流域等小尺度研究,土壤侵蚀研究所需的地形因子通常采用坡度和坡长;对区域等较大尺度的研究,土壤侵蚀研究所需的地形因子通常采用地形起伏度、地表粗糙度、地表切割深度和高程变异系数。基于GIS技术可实现对地形因子的快速提取,但不同尺度的DEM会影响地形因子提取结果的准确性。针对喀斯特地区土壤侵蚀研究所需,本文选取坡度、坡长、地形起伏度、地表粗糙度、地表切割深度和高程变异系数等地形因子,应用GIS的理论和技术,结合地貌学、水土保持学的基本理论和方法,分析了坡度、坡长、地形起伏度、地表粗糙度、地表切割深度及高程变异系数等地形因子的尺度效应,借鉴信息含量分析的思想确定了研究区1:1万和1:5万比例尺DEM的最佳分辨率,论文最后利用直方图匹配的原理,建立了坡度、坡长等因子的尺度转换模型。论文研究结果完善了喀斯特地区土壤侵蚀研究所需地形因子信息获取的理论和方法,对于喀斯特地区土壤侵蚀研究具有重要的指导作用。研究论文的主要研究内容和研究结论总结如下:(1)论文分析、总结和选取了不同尺度土壤侵蚀研究所需的地形因子。对坡面、小流域小尺度而言,选取坡度、坡长作为土壤侵蚀研究的地形因子;对区域大尺度而言,选取地形起伏度、地面粗糙度、地表切割深度和高程变异系数作为土壤侵蚀研究的地形因子。研究了土壤侵蚀研究所需的各地形因子随DEM分辨率变化的尺度效应,确定了研究区DEM的最佳分辨率,建立了坡度和坡长两个地形因子的尺度转换模型。(2)利用研究区的DEM数据,探讨了各土壤侵蚀地形因子随DEM分辨率变化而产生的尺度效应。研究结果表明:坡度随着分辨率降低其平均值、最大值、标准差降低,最小值增大,缓坡所占比重越来越多,坡度值变化范围越来越小;坡长随着分辨率降低其平均值、最大值、标准差增大,最小值不变,长坡所占比重越来越多,坡长值的变化范围越来越大,较低分辨率会导致坡长出现失真,与实际地面情况不吻合;地形起伏度随着分辨率降低其平均值、最小值、最大值、标准差降低,但依然可以表达地表起伏状况,地形起伏度较低值所占比重略增多,地形起伏度值的变化范围越来越小;地表粗糙度随着分辨率降低其平均值降低,甚至将研究区模拟为近似平地,导致对地表形态的真实表达失真,地表粗糙度较低值所占比重越来越多,地表粗糙度值的变化范围越来越小;地表切割深度随着分辨率降低其平均值、最小值、最大值、标准差降低,地表切割深度较小值所占比重略有增多,较大值略有减少;高程变异系数的各统计值及频率曲线基本随DEM的变化基本不发生改变,对DEM分辨率的依赖较少。(3)对各地形因子随DEM分辨率变化而产生的变化幅度进行对比,可以得出研究区内DEM分辨率对地形因子影响从大到小的顺序为:坡长>地表粗糙度>坡度>地表切割深度>地形起伏度>高程变异系数。(4)选取坡度、地形起伏度和地表粗糙度三个地形因子指标来综合分析DEM的最佳分辨率,确定了研究区1:10000比例尺DEM和1:50000比例尺DEM的最佳分辨率。研究区1:10000比例尺DEM最佳分辨率为5米,研究区1:50000比例尺DEM最佳分辨率为20米。(5)对研究区1:10000比例尺5m分辨率DEM和1:50000比例尺20m分辨率DEM构建坡度、坡长尺度转换模型。构建的坡度、坡长转换模型结果表明:基于20m分辨率DEM提取的坡度、坡长经过尺度转换后,与5m分辨率DEM的统计数据更接近,可以更真实的表达地表形态。转换后的坡度、坡长频率曲线与5m分辨率DEM的坡度、坡长频率曲线分布相接近,转换后的坡度、坡长累积曲线与5m分辨率的坡度累积曲线相基本重合,转换效果良好,20m分辨率DEM提取的坡度、坡长值得到了校正,坡度衰减和坡长扩张现象得到一定程度的纠正。