张宏鸣教授课题组在数字地形智能计算领域取得新进展

近日，信息工程学院张宏鸣教授课题组在分布式流域侵蚀坡长的计算模型方面取得新进展，研究成果以“An optimized method for extracting slope length in RUSLE from raster digital elevation”为题发表于地球科学综合期刊《Catena》上。我校硕士生董良为第一作者，张宏鸣教授为论文通讯作者。

通用土壤流失方程(USLE)和修正的通用土壤流失方程(RUSLE)已被广泛用于预测年平均土壤流失量。坡长是USLE/RUSLE中L因子的重要地形参数。基于数字高程模型（DEM）对坡长进行提取是USLE/RUSLE应用的先导工作之一，由于该问题的复杂性，有效的坡长建模方法和精确的坡长提取结果受到研究者广泛关注。在目前研究较多的提取坡长的GIS方法中，基于单位汇水面积估计法的分布式流域侵蚀坡长（DWESL）是一种比较完整的坡长计算模型，它考虑了二维径流过程和截断因子。DWESL模型中的坡长主要是使用传统的流模拟算法（如D8、Dinf、MS和MFD-md）进行实现。然而，由于对上坡汇水面积和离散栅格的有效等高线长度的估计存在普遍的误差，其结果仍有待提高。

本研究结合坡面的单位汇水面积的微分方程，优化了DWESL模型的计算，不需要估算每个单元的上坡汇水面积或有效等高线长度。提出了一种基于地形特征：坡度线、等高线曲率和截断因子的集成方法（ITF方法）来提取坡长。与流模拟算法相比，用ITF方法提取的坡长在数学表面的验证中误差最小，其空间分布与所有试验数据的地形表面结构更吻合。

该方法可与USLE/RUSLE模型耦合，为土壤侵蚀预测提供结果准确的方法支持，也为水土保持措施的布施提供参考。该研究受到国家自然科学基金（41771315）、国家重点研发项目（2020YFD1100601）、欧盟地平线创新研究计划2020（SQAPER: 635750）的支持。

论文链接: https://doi.org/10.1016/j.catena.2021.105818

编辑：张晴

终审：徐海