李鎮(zhèn)，張巖，姚文俊

(水土保持與荒漠化防治教育部重點實驗室(北京林業(yè)大學)，100083，北京)

切溝侵蝕監(jiān)測與預報技術研究述評

李鎮(zhèn)，張巖?，姚文俊

(水土保持與荒漠化防治教育部重點實驗室(北京林業(yè)大學)，100083，北京)

切溝侵蝕作為一種常見的土壤侵蝕現象，不僅破壞土地資源，也是河流泥沙的主要來源之一;但是，由于切溝侵蝕機制復雜，研究手段欠缺，切溝侵蝕研究進展緩慢。切溝侵蝕監(jiān)測技術是研究切溝不同發(fā)育階段侵蝕速率和構建切溝預報模型的基礎。近年來，高精度GPS、三維激光地形測量以及RS和GIS等切溝侵蝕監(jiān)測技術取得了新進展，尤其是高分辨率遙感的應用為較大時空尺度的切溝侵蝕監(jiān)測提供了可能性。世界范圍的切溝侵蝕監(jiān)測成果表明不同地區(qū)切溝侵蝕速率主要為0.16～15m/a。切溝侵蝕預報技術進展緩慢，現階段還沒有廣泛應用的切溝侵蝕預報模型。利用高分辨率航空和衛(wèi)星影像及三維激光測量等新技術，開展較大尺度的切溝侵蝕監(jiān)測是近期的研究熱點和主要發(fā)展趨勢，而從長遠來看，發(fā)展切溝發(fā)育和侵蝕的經驗和機制模型、進行不同時間尺度的切溝侵蝕預報是切溝研究領域的發(fā)展方向。

切溝;GPS;三維激光測量;監(jiān)測技術;侵蝕速率;預報模型

切溝是一種常見的溝谷形態(tài)，切溝侵蝕使土地變得支離破碎，影響農業(yè)生產［1］，惡化了當地及下游的生態(tài)環(huán)境，是主要侵蝕方式之一。切溝侵蝕產沙量占流域產沙量的50% ～80%［2］。切溝的發(fā)育是在地形地貌、地質和土壤條件、人類活動以及氣候變化等多種因子影響下的一種依賴臨界地貌條件的過程［3-4］。A.Sidorchuk［5］認為切溝發(fā)展包括2 個階段：第1階段占切溝生命的5% ，溝道快速形成，系統(tǒng)在這一階段迅速發(fā)展;第2階段是切溝發(fā)展的穩(wěn)定階段，占切溝生命的大部分，溝底和溝壁形態(tài)穩(wěn)定。同片蝕和細溝侵蝕研究相比，切溝侵蝕的階段性和復雜機制使得預測切溝侵蝕非常困難［6］，加上技術手段的欠缺，切溝侵蝕研究較薄弱，已經嚴重地制約了土壤侵蝕預報、土壤侵蝕普查和切溝侵蝕的治理。近年來，隨著切溝侵蝕監(jiān)測技術的不斷發(fā)展，使得切溝侵蝕監(jiān)測從傳統(tǒng)的卷尺、插釬等測量方法，到使用GPS、三維激光地形測量和高分辨率遙感等新技術，切溝侵蝕研究的報道也越來越多，特別是采用不同方法從不同時空尺度上進行切溝侵蝕速率的研究。筆者回顧了近年來高精度GPS、三維激光地形測量以及RS和GIS等技術在切溝侵蝕監(jiān)測中取得的進展，總結了切溝侵蝕速率研究的時空尺度及監(jiān)測方法，并介紹了切溝侵蝕模型的研究進展，最后分析了切溝侵蝕研究的發(fā)展趨勢，力求為區(qū)域土壤侵蝕普查、溝道治理和水土流失防治、生態(tài)恢復等提供支持。

1 切溝侵蝕監(jiān)測技術的新進展

切溝侵蝕速率的監(jiān)測方法可以歸納為直接和間接2種方法［7］：直接方法包括使用傳統(tǒng)鋼釬法進行周期性觀測以及對切溝參數進行定期調查［8-11］;間接方法包括不同年份的航片［12-14］或數字高程模型(DEM)［15］比較分析、歷史記錄分析等。與直接方法相比，間接方法在監(jiān)測較大的時空尺度切溝侵蝕時更有優(yōu)勢。傳統(tǒng)的切溝侵蝕監(jiān)測技術是對切溝的溝長、面積及體積進行直接測量，主要工具是卷尺，該方法可以通過測量切溝不同部位的橫斷面的面積和橫斷面的間距來獲得切溝的體積，操作方便;但是該方法只能測量切溝整體體積的變化，無法對溝內具體部位的侵蝕堆積進行監(jiān)測［16］。插釬法也是研究切溝侵蝕的常見方法，可以用來測量切溝不同位置的侵蝕速率;但測量精度不高，同時還受地表沉降的影響，只能用于粗測侵蝕厚度，同時插釬容易受自然和人為因素破壞，尤其人為擾動對測量工作常產生很大的影響［8］。近年來，隨著高精度GPS和三維激光測量等新技術的發(fā)展，使切溝侵蝕監(jiān)測邁入了切溝體積精確測量的階段，特別是高分辨率遙感影像和GIS技術的發(fā)展使得大尺度范圍內切溝侵蝕的監(jiān)測成為可能。

1.1 GPS技術

GPS為野外快速測量切溝形態(tài)提供了新的手段，相關研究［17］表明，利用高精度GPS在小范圍內進行實時作業(yè)，速度快，定位精度高(能夠達到厘米級)，在惡劣的天氣下仍然具有良好的穩(wěn)定性。利用GPS對切溝進行測量時，野外主要獲得溝道的地理坐標和高程信息等地形參數，室內利用ArcGIS軟件進行數據處理，獲得一定分辨率DEM數據，基于此得到測量時間段內切溝的長度、面積、體積等參數。該監(jiān)測方法能夠對切溝侵蝕進行短期的高精度監(jiān)測，但也存在較大的局限性，費時費力，只適用于小范圍內切溝的監(jiān)測，不能進行大尺度范圍的研究［18］。利用GPS進行切溝侵蝕的監(jiān)測，結果的精度主要取決于所建立切溝DEM的質量，只有確保溝緣線、溝底地形特征線測量的質量，才能得到高精度的研究結果。GPS測量間距不同，從建立的不同尺度DEM上獲取的地形信息必然存在很大的不確定性，影響切溝蝕侵蝕監(jiān)測的準確性。胡剛等［19］認為采樣間距在2m左右可以滿足東北漫崗黑土區(qū)切溝形態(tài)測量;何福紅等［20］指出測量距離為5m是長江中下游地區(qū)描述切溝地形的理想尺度。

1.2 三維激光地形測量技術

三維激光地形測量技術能用于監(jiān)測切溝侵蝕的演變過程，對侵蝕量的估算精度也顯著高于傳統(tǒng)方法［21］，使得長期以來阻礙切溝侵蝕研究的技術瓶頸在一定程度上有所突破。利用三維激光地形測量儀進行切溝侵蝕監(jiān)測，首先野外測量坡面侵蝕形態(tài)，然后利用GIS軟件對測量數據進行處理，獲得侵蝕溝不同發(fā)育階段溝長、溝寬、面積、體積等參數，亦可生成不同階段的溝蝕演變圖像，且能夠反映侵蝕溝的發(fā)育部位。三維激光地形測量技術在切溝橫斷面測量［22-23］、溝頭定位［24］和切溝系統(tǒng)制圖、參數提取方面［25］都具有較高的精度。張鵬等［21］采用人工降雨試驗模擬坡面溝蝕發(fā)育過程，證實了三維激光掃描儀(Leica HDS 3000)在溝蝕過程監(jiān)測和侵蝕量估算方面優(yōu)于GPS(Trimble 5700)和測針板方法;L.Perroy等［26］研究表明，空中三維激光測量技術在估算切溝侵蝕方面優(yōu)于地面三維激光測量，但地面三維激光測量可以獲得更高的點密度。當前，在我國三維激光測量技術主要被應用于坡面細溝侵蝕的動態(tài)監(jiān)測［21，27］，關于切溝侵蝕的監(jiān)測研究還不是很多。

1.3 RS和GIS技術

衛(wèi)星遙感影像具有多光譜特征，空間范圍大，易于獲得不同時間尺度的數據;但早期的遙感影像如Landsat、SPOT、ASTER、IRS 和 ENVISAT，空間分辨率較低，只能用來分析大中型切溝［28］。近年來，隨著高分辨率衛(wèi)星影像的快速發(fā)展以及遙感影像處理技術和GIS技術的進步，對于大范圍內研究中小型切溝及變化提供了條件，這為開展較大時空尺度的切溝侵蝕研究提供了可能性。該方法主要基于GIS技術，從影像中提取切溝的形態(tài)特征，通過對多期結果疊加的方法監(jiān)測切溝發(fā)育。A.Vrieling等［28］使用多光譜QuickBird影像和實地調查數據驗證了ASTER影像(分辨率15m)提取切溝的可行性;B.V.Shruthi等［29］使用衛(wèi)星影像 IKONOS(多光譜數據分辨率1m)和立體GEOEYE-1數據(全色波段分辨率0.5m)，創(chuàng)建了基于目標的切溝提取方法，實現了高精度切溝形態(tài)的半自動化提取。在我國，閆業(yè)超等［30］依據 Corona(分辨率2.7m)和 SPOT-5(分辨率2.5m)影像，對東北典型黑土區(qū)1965—2005年間切溝(長度在7～8個像元以上的切溝)的數量進行了統(tǒng)計分析;杜國明等［31］基于SPOT-5影像(2.5m分辨率)提取切溝信息，對東北黑土區(qū)切溝的空間格局分布特征進行了研究;馬玉鳳等［32］利用QuickBird影像(0.61m分辨率)和航片，結合GPS，提取圖像信息，并繪制二維和三維圖，對青海共和盆地沙溝河流域典型沖溝進行了不同時間尺度的動態(tài)監(jiān)測。

遙感衛(wèi)星可應用于大范圍內切溝發(fā)育速率的研究，依據遙感衛(wèi)星數據還能夠對切溝的溯源侵蝕、溝坡橫向侵蝕的發(fā)展進行監(jiān)測;但受遙感影像分辨率的影響，將其應用于切溝侵蝕速率的研究還不多見，特別是對于垂直的下切侵蝕，現在的研究還無法進行說明。

2 切溝侵蝕監(jiān)測取得的研究成果

1997年，L.J.Bull等［33］總結了多項研究成果，發(fā)現全球大部分地區(qū)切溝發(fā)育速率一般在每年0～20mm之間，非洲肯尼亞的切溝發(fā)育速率可達15m/a。從近20年來國內外切溝侵蝕速率的主要研究成果(表1)來看，切溝侵蝕速率研究的方法不一樣，研究的時空尺度也不盡相同;但切溝侵蝕速率明顯大于L.J.Bull等［33］總結的成果。

表1 切溝侵蝕研究成果Tab．1 Summary of gully erosion rates across a range of locations and periods

從表1所列的切溝侵蝕研究成果來看，釬插、三維測量儀、GPS等方法更多是應用于短期內(1～2年)進行小范圍內的切溝侵蝕的監(jiān)測，而航空照片可以用來對切溝進行較大時空尺度的監(jiān)測(29～36年)。在我國，主要基于GPS技術采集數據進行切溝侵蝕速率的研究，且進行短期(1～2年)的監(jiān)測?；跀荡我巴鉁y量獲取切溝不同發(fā)育階段的數據，建立切溝侵蝕的長期數據庫，可以為研究切溝形態(tài)特征參數與侵蝕量的關系及模型的構建創(chuàng)造條件，但短期切溝的侵蝕速率并不代表長期的速率。而高分辨率遙感影像可以用來估算長時間尺度的切溝侵蝕速率，特別是應用于較大空間尺度上比實地監(jiān)測技術更具有優(yōu)勢。這種方法基于多幅影像進行不同階段的切溝侵蝕速率的研究，因受到分辨率的限制無法反映切溝短期內的變化;因此，對于次降雨對切溝發(fā)育的影響，仍需借助GPS、三維激光地形測量儀或插釬的方法進行監(jiān)測。

3 切溝侵蝕預報研究進展和存在問題

切溝侵蝕預報模型是切溝侵蝕預報的主要工具，可以對切溝侵蝕各個影響因子高度集中概括，有利于整體把握未來切溝侵蝕發(fā)育的狀況，為治理、防治切溝侵蝕以及土地資源的合理利用、水土保持提供依據［40］。切溝發(fā)育的模型研究始于20世紀70年代早期，當時的主要方法是隨機模擬，80年代開始建立基于過程法則的模型，90年代則在結合坡面和溝谷過程基礎上出現了更加準確的模型［3］;但是，由于切溝侵蝕的階段性，以及切溝的溝坡與溝槽、切溝以上的山坡和切溝本身之間的關系等，基于過程觀測的切溝侵蝕預報非常復雜，而且在不同發(fā)育階段的切溝侵蝕速率差異巨大，在缺少觀測數據的情況下，流域尺度切溝侵蝕速率很難估計［7］。目前切溝侵蝕預報的主要方法是根據切溝發(fā)育的階段性建立經驗模型。A.Sidorchuk［5］根據切溝發(fā)育的階段性理論分別建立動態(tài)和靜態(tài)模型來模擬切溝發(fā)育初始階段和穩(wěn)定階段形態(tài)參數的變化，并且在俄羅斯的Yamal和澳大利亞的Yass用實測數據進行了模型驗證。J.A.Whitford等［7］根據切溝發(fā)育的階段性理論建立了一個概念-經驗模型，可以預報切溝發(fā)育程度、長、寬、深等參數以及切溝侵蝕量。

切溝發(fā)育預報的另一種方法是基于臨界地貌理論建立經驗模型，加入像元寬度作為參數，從數字地形模型DEM中確定可能發(fā)生切溝的部位。臨界地貌條件的研究經歷了從臨界坡長到臨界面積再到臨界剪切力等溝蝕臨界理論模型的發(fā)展歷程，臨界上坡匯水面積和坡度已被廣泛用于預測切溝侵蝕起始位置和土壤流失量的模型［41-43］。J.P.Lesschen等［44］基于臨界地貌理論，考慮了土壤類型、土地利用、氣候等因子，建立了基于GIS的切溝侵蝕潛在區(qū)域預報模型。K.Vandaele等［45］建立了上坡匯水面積(A)和臨界坡度(S)之間的關系，表達式為：S=aA-b，其中b值的范圍在0.25～0.6之間，主要集中于0.4，a值的范圍在0.0035～0.35之間。在我國，Wu Yongqiu等［17］分析了黃土高原地區(qū)上坡匯水面積和坡度之間關系，結果是：a值為0.183 9，b值為0.238 5，AS2介于 41 ～814m2之間。

此外，也有人嘗試其他方法預報切溝侵蝕。R.Hessel等［9］在陜北黃土高原建立了一個簡單的穩(wěn)定性模型，假設切溝溝頭崩塌的土壤是土壤水分和溝頭高度的函數，用于估算切溝侵蝕量。李斌兵等［46］依據質量守恒原理，考慮影響切溝水沙運動的物理要素，建立了溝坡系統(tǒng)切溝侵蝕模型，并給出了有限差分法的推導過程。然而，無論是經驗模型還是機制模型，現階段都無法準確預報研究區(qū)以外的其他地區(qū)或不同的時空尺度的切溝侵蝕。

4 切溝侵蝕研究發(fā)展趨勢

長期以來由于受到切溝發(fā)育機制復雜和監(jiān)測技術手段的局限［47］，切溝侵蝕研究相對緩慢，切溝不同發(fā)育階段的侵蝕機制、切溝侵蝕預報模型、切溝侵蝕研究方法的改進以及不同時空尺度的切溝監(jiān)測等研究都亟待加強。隨著現代測量技術的快速發(fā)展、侵蝕預報模型建立的需要以及切溝侵蝕危害性評價的迫切需求，切溝侵蝕研究已成為當前土壤侵蝕過程研究的重點和熱點［7］，尤其是切溝侵蝕監(jiān)測技術的發(fā)展，為研究切溝不同發(fā)育階段侵蝕速率提供了方法論，為構建切溝預報模型提供了數據來源。在我國，對切溝侵蝕的研究起步較晚，基礎數據欠缺，選取或結合合適的切溝侵蝕監(jiān)測方法，獲取切溝不同發(fā)展階段的數據，進而建立切溝侵蝕發(fā)育的長期數據庫，可以為研究切溝形態(tài)特征參數與侵蝕量的關系及侵蝕模型的構建創(chuàng)造條件，如可以利用監(jiān)測數據對J.Nachtergaele等［48］提出的溝長是評估切溝侵蝕量最重要的指標進行驗證。

從近年國際研究進展來看，切溝模擬研究仍為少數。研究的熱點集中在使用高分辨率航空和衛(wèi)星影像或三維激光測量技術獲得數字高程模型DEM進行切溝發(fā)育監(jiān)測和切溝分布制圖［10，29，47，49］;也有研究者通過室內試驗的方法，測量溝蝕速率［50］;此外，有人研究了不同土地利用變化對切溝侵蝕的影響［51］。由此可見，利用高分辨率航空和衛(wèi)星影像及三維激光地形測量儀等新技術，開展較大尺度的切溝侵蝕監(jiān)測是近期的主要發(fā)展趨勢，而從長遠來看，發(fā)展切溝發(fā)育和侵蝕的經驗和機制模型、進行不同時間尺度的切溝侵蝕預報是切溝研究領域的主要發(fā)展方向。

5 參考文獻

［1］于章濤，武永秋.黑土地切溝侵蝕的成因與危害［J］.北京師范大學學報：自然科學版，2003，39(5)：70-705

［2］martinez-Casasnovas J A.A spatial information technology approach for themapping and quantification of gully erosion［J］.Catena，2003，50(2)：293-308

［3］伍永秋，劉寶元.切溝、切溝侵蝕與預報［J］.應用基礎與工程科學學報，2000，8(2)：134-142

［4］Valentin C，Poesen J，Li Yong.Gully erosion：Impacts，factors and control［J］.Catena，2005(63)：132-153

［5］Sidorchuk A.Dynamic and staticmodels of gully erosion［J］.Catena，1999，37(3-4)：401-414

［6］martinez-Casasnovas J A，Ramosm C，Poesen J.Assessment of sidewall erosion in large gullies usingmulti-temporal DEMs and logistic regression analysis［J］.Geomorphology，2004，58(2-3)：305-321

［7］Whitford J A，NewhamL T H，Vigiak O，et al.Rapid assessment of gully sidewall erosion rates in data-poor catchments：A case study in Australia［J］.Geomorphology，2010，118(3/4)：330-338

［8］董一帆，武永秋.利用虛擬插釬對切溝溝底不同部位短期變化的初步研究［J］.地理科學，2010，30(6)：892-897

［9］Hessel R，Asch T.Modelling gully erosion for a small catchment on the Chinese Loess Plateau［J］.Catena，2003，54(1-2)：131-146

［10］Ghimire S K，Higaki D S，Bhattarai T P.Gully erosion in the Siwalik Hills，Nepal：estimation of sediment production from active ephemeral gullies［J］.Earth Surface Processes and Landforms，2006，31(2)：155-165

［11］Bartley R，Hawdon A，Post D，et al.A sediment budget for a grazed semi-arid catchment in the Burdekin Basin，Australia［J］.Geomorphology，2007，87(4)：302-321

［12］Daba S.An investigation of the physical and socioeconomic determinants of soil erosion in the Hararghe highlands，eastern Ethiopia ［J］.Land Degradation and Development，2003，14(1)：69-81

［13］Vandekerckhove L，Poesen J，Govers G.Medium-term gully headcut retreat rates in Southeast Spain determined from aerial photographs and groundmeasurements［J］.Catena，2003，50(2-4)：329-352

［14］Parkner T，Pagem J，Muratani T，et al.Development and controlling factors of gullies and gully complexes，East Coast，New Zealand［J］.Earth Surface Processes and Landforms，2006，31(2)：187-199

［15］DeRose R C，Gomez B，Mardenm，et al.Gully erosion inmangatu Forest，New Zealand，estimated from digital elevationmodels［J］.Earth Surface Process and Landforms，1998，23(11)：1045-1053

［16］尹佳宜，武永秋，汪言在.采用不同方法測量切溝的誤差分析［J］.水土保持研究，2008，15(1)：12-16

［17］Wu Yongqiu，Cheng Hong.Monitoring of gully erosion on the Loess Plateau of China using a global positioning system［J］.Catena，2005，63(2-3)：154-166

［18］游智敏，伍永秋，劉寶元.利用GPS進行切溝侵蝕監(jiān)測研究［J］.水土保持學報，2004，18(5)：91-94

［19］胡剛，伍永秋，劉寶元，等.GPS和GIS進行短期溝蝕研究初探：以東北漫崗黑土區(qū)為例［J］.水土保持學報，2004，18(4)：16-19

［20］何福紅，李勇，張晴雯.基于GPS不同測量間距的DEM地形信息提取溝蝕參數對比［J］.水土保持學報，2006，20(5)：116-120

［21］張鵬，鄭粉莉，王彬，等.高精度GPS，三維激光掃描和測針板三種測量技術監(jiān)測溝蝕過程的對比研究［J］.水土保持通報，2008，28(5)：11-15

［22］Jackson T J，Ritchie J C，White J，et al.Airborne laser profile data formeasuring ephemeral gully erosion［J］.Photogrammetric Engineering and Remote Sensing，1988，54(8)：1181-1185

［23］Ritchie J C，Grissinger E H，Murphey J B，et al.Measuring channel and gully cross-sections with an airborne laser altimeter［J］.Hydrological Processes，1999，47：237-244

［24］Hancock G R，Evans K G.Channel head location and characteristics using digital elevationmodels［J］.Earth Surface Processes and Landforms，2006，31(7)：809-824

［25］Evansm，Lindsay J.High resolution quantification of gully erosion in upland peatlands at the landscape scale［J］.Earth Surface Process Land forms，2010，35(8)：876-886

［26］Perroy L，Bookhagenb B，Asner G P，et al.Comparison of gully erosion estimates using airborne and ground-based LiDAR on Santa Cruz Island，California［J］.Geomorphology，2010，118(3/4)：288-300

［27］霍云云，吳淑芳，馮浩，等.基于三維激光掃描儀的坡面細溝侵蝕動態(tài)過程研究［J］.中國水土保持科學，2011，9(2)：32-37

［28］Vrieling A，Rodrigues S C，Bartholomeus H，et al.Automatic identification of erosion gullies with ASTER imagery in the Brazilian Cerrados［J］.International Journal of Remote Sensing，2007，28(12)：2723-2738

［29］Shruthi B V，Kerle N，Jetten V.Object-based gully feature extraction using high spatial resolution imagery［J］.Geomorphology，2011，134(15)：260-268

［30］閻業(yè)超，張樹文，岳書平.近40 a黑土典型區(qū)坡溝侵蝕動態(tài)變化［J］.農業(yè)工程學報，2010，26(2)：109-115

［31］杜國明，雷國平，宗曉丹.東北典型黑土漫崗區(qū)切溝侵蝕空間格局分析［J］.水土保持研究，2011，18(2)：94-97

［32］馬玉鳳，嚴平，王耿銳，等.青海共和盆地威連灘沖溝侵蝕遙感監(jiān)測的初步結果［J］.水土保持研究，2009，16(2)：1-5

［33］Bull L J，Kirkbym J.Gully processes andmodeling［J］.Progress in Physical Geography，1997，21(3)：354-374

［34］Crouch R J.The relationship of gully sidewall shape to sediment production［J］.Australian Journal of Soil Research，1987，25(4)：531-539

［35］Crouch R J.Short communications erosion processes and rates for gullies in Granitic soils Bathurst，New South Wales，Australia［J］.Earth Surface Process and Landforms，1990，15(2)：169-173

［36］Archibold O W，Levesque Lm J，Boer D H，et al.Gully retreatin a semi-urban catchment in Saskatoon，Saskatchewan［J］.Applied Geography，2003，23(4)：261-279

［37］Daba S，Rieger W，Strauss P.Assessment of gully erosion in eastern Ethiopia using photogrammetric techniques［J］.Catena，2003，50(2-4)：273-291

［38］Ionita I.Gully development in themoldavian Plateau of Romania［J］.Catena，2006，68(2/3)：133-140

［39］Hu Gang，Wu Yongqiu，Liu Baoyuan，et al.Short-term gully retreat rates over rolling hill areas inblack soil of Northeast China［J］.Catena，2007，71(2)：321-329

［40］程宏，伍永秋.切溝侵蝕定量研究進展［J］.水土保持學報，2003，17(5)：32-35

［41］Horton R E.Erosional development of streams and their drainage basins：hydrophysical approach to quantitativemorphology［J］.Geological Society of America Bulletin，1945，56(3)：275-370

［42］Vandaele K，Poesen J，Govers G，et al.Geomorphic threshold conditions for ephemeral gully incision［J］.Geomorphology，1996，16(2)：161-173

［43］Vandekerckhove L，Poesen J，Oostwoud W D.Characteristics and controlling factors of bank gullies in two semiaridmediterranean environments［J］.Geomorphology，2000，33(1-2)：37-58

［44］Lesschen J P，Kok K，Verburg P H.Identification of vulnerable areas for gully erosion under different scenarios of land abandonment in Southeast Spain［J］.Catena，2007，71(1)：110-121

［45］Vandaele K，Poesen J，Govers G，et al.Geomorphic threshold conditions for ephemeral gully incision［J］.Geomorphology，1996，16(2)：161-173

［46］李斌兵，肖培青，余叔同.黃土丘陵溝壑區(qū)溝坡系統(tǒng)切溝侵蝕數值模擬［J］.中國水土保持科學，2012，10(1)：19-24

［47］marzolff I，Poesen J.The potential of 3D gullymonitoring with GIS using high-resolution aerial photography and a digital photogrammetry system［J］.Geomorphology，2009，111(1/2)：48-60

［48］Nachtergaele J，Poesen J，Vandekerckhove L，et al.Testing the ephemeral gully erosionmodel(EGEM)for twomediterranean environments［J］.Earth Surfaces Processes and Landforms，2001，26(1)：17-30

［49］Confortim，Aucelli P C，Robustelli G，et al.Geomorphology and GIS analysis formapping gully erosion susceptibility in the Turbolo stream catchment(Northern Calabria，Italy)［J］.Natural Hazards，2011，56(3)：881-898

［50］Wells R R，Alonso C V，Bennett S J.Morphodynamics of headcut development and soil erosion in upland concentrated flows［J］.Soil Science Society of America Journal，2009，73(2)：521-530

［51］Galangm A，Markewitz D，Morris L A.Land use change and gully erosion in the Piedmont region of South Carolina［J］.Journal of Soil and Water Conservation，2007，62(3)：122-129

A review ofmonitoring and predicting technology on gully erosion

Li Zhen，Zhang Yan，Yao Wenjun
(Key Lab.of Soil and Water Conservation and Desertification Combating，Ministry of Education(Beijing Forestry University)，100083，Beijing，China)

As amajor process of soil erosion，gully erosion destroys land resources and is themain contribution to watershed sediment on the gully Loess Plateau.The complexmechanism of gully erosion and lack of techniques resulted in the slow progress of research on gully erosion.Measuring andmonitoring techniques are the base for assessment and prediction of gully erosion rate.In the past years，some new techniques have been used in the research of gully erosion，including Global Positioning System(GPS)，three-dimensional Lasermeasurement and high resolution remote sensing.In particular，high resolution remote sensing presents a possibility formonitoring gully erosion in a larger scale than before.Worldwide researches showed that gully erosion rate ranged from 0.16m/a to 15m/a.The technique of gully erosion prediction develops slowly，and there is still no widely applicable gully erosion predictionmodel at present.Assessment of gully erosion rates with high-resolution sensing，LADAR or 3D lasermeasuring is a hot topic in the research of gully erosion recently and also a constant trend in the near future;however，development of gully erosionmodel and predicting gully erosion at different scales will be the long term research direction.

gully;GPS;3D lasermeasuring;monitoring technology;erosion rate;predictionmodel

2012-05-03

2012-10-29

國家自然科學基金“黃土丘陵區(qū)退耕還林對切溝發(fā)育和侵蝕過程的影響機制”(41271301)

李鎮(zhèn)(1984—)，男，碩士研究生。主要研究方向：自然資源監(jiān)測與管理。E-mail：lizhen_bj@163.com

?責任作者簡介：張巖(1970—)，女，副教授，碩士生導師。主要研究方向：土壤侵蝕與水土保持。E-mail：zhangyan9@bjfu.edu.cn

(責任編輯：程 云)