黄土高原径流小区尺度下DEM分辨率对泥沙连通性评估的优化研究

针对黄土高原复杂地形中DEM分辨率对泥沙连通性指数(IC)评估的影响问题，研究人员通过无人机摄影测量获取高精度DEM数据，系统分析了2-100 cm分辨率下14个径流小区的IC变化特征。研究发现IC值随分辨率降低显著增加(P?

　　

在广袤的黄土高原上，沟壑纵横的地形与剧烈的土壤侵蚀长期困扰着这片土地。作为全球水土流失最严重的地区之一，这里的泥沙连通性研究对理解侵蚀机制至关重要。泥沙连通性指数(IC)作为量化侵蚀源区与河道网络联系的关键指标，其准确性高度依赖于数字高程模型(DEM)对地形的刻画精度。然而一个核心矛盾始终存在：高分辨率DEM虽能精细呈现微地形，却可能因数据冗余掩盖真实侵蚀模式；低分辨率DEM虽计算高效，却难以捕捉SWC措施改造的细微地形特征。这种分辨率选择的困境在径流小区尺度尤为突出，因为现有研究多集中于流域尺度，而作为侵蚀基本单元的坡面研究却长期缺乏系统论证。

针对这一科学难题，中国某研究机构的研究人员创新性地采用无人机摄影测量技术，在黄土高原典型丘陵沟壑区设置了14个5?m×20?m径流小区，涵盖林地鱼鳞坑、等高耕作草地、水平垄作农田及无措施对照区等不同SWC类型。通过生成2-100 cm共11种分辨率的DEM数据集，首次系统揭示了径流小区尺度IC对DEM分辨率的响应规律，并明确了不同SWC措施下的最优分辨率阈值。相关成果发表在《Soil and Tillage Research》，为精准评估坡面侵蚀过程提供了方法论突破。

研究主要运用三大技术方法：基于无人机摄影测量(UAV/SoFM)的高精度DEM生成技术，实现厘米级地形数据采集；采用改进的IC指数计算模型，综合权重因子W_i
和地形参数；通过方差分析(ANOVA)比较不同SWC措施间IC差异，所有数据均来自甘肃天水罗玉沟试验流域的14个标准化径流小区。

【IC under different DEM resolutions】
研究发现DEM分辨率对IC具有显著尺度效应。当分辨率从2 cm降低至100 cm时，IC值整体增加36.02%，反映出地形简化导致的流路均质化。特别值得注意的是，在20-30 cm分辨率区间出现明显拐点，IC变异系数降至5%以下，表明此分辨率范围已能平衡地形细节保留与数据噪声干扰。

【Scale dependency of IC on DEM resolution】
深入分析显示，不同SWC措施存在特异性分辨率需求：鱼鳞坑林地和等高耕作草地最优分辨率为20 cm，能准确捕捉10-15 cm深的坑穴微地形；而水平垄作农田因垄沟高差较大(约30 cm)，需要30 cm分辨率才能完整表征其阻流效果。对照区因缺乏人工微地形，20 cm分辨率即可满足需求。

【Conclusions】
研究最终确立20-30 cm为黄土高原径流小区IC评估的黄金分辨率区间。水平垄作农田表现出最低IC值(-3.20)，较对照区(-2.18)显著降低46.7%，证实其最优防蚀效果。这些发现不仅解决了坡面尺度DEM分辨率选择的长期争议，更创新性地提出"按措施类型差异化选择分辨率"的实践准则，为全球侵蚀区SWC措施的精准配置提供了理论支撑。

该研究的突破性价值体现在三个方面：方法学上，首次建立径流小区尺度DEM分辨率选择标准；实践层面，证实水平垄作在黄土高原的突出防蚀效能；理论上，揭示SWC措施通过改变关键地形阈值影响IC分辨率响应的新机制。这些成果将推动侵蚀模型从"流域粗尺度"向"坡面精细化"跨越，对实现联合国2030土地退化零增长目标具有重要指导意义。