土壤侵蚀是一个复杂的地学问题，涉及的影响因素很多，按照空间尺度的不同可以划分为三个层次：坡面、小流域和区域。由于土壤侵蚀的复杂性、学科发展水平以及研究手段的局限，长期以来国内外关于土壤侵蚀的研究主要集中在坡面和小流域的尺度上，对区域土壤侵蚀的研究还很薄弱。近年来，以地理信息技术和遥感技术为代表的现代空间信息技术在土壤侵蚀研究中的应用日益深入与广泛，深刻影响和改交了土壤侵蚀研究的理论与方法。在此背景下，本论文的主要目的是探索利用GIS和RS技术进行区域土壤侵蚀快速、自动和定量调查的技术方法，并以国家水土保持重点区湖北三峡库区作为实证。论文主要开展了以下方面的研究工作，并取得了一些粗浅的认识。 (1)区域土壤侵蚀定量监测的理论和技术基础研究。地理信息技术和遥感技术是区域土壤侵蚀定量监测的关键支撑技术，许多新的技术方法如基于SDE空间数据管理技术、地理信息共享技术、组件技术、中间件技术、智能图像处理技术、多光谱遥感技术等被广泛应用于土壤侵蚀制图、侵蚀量计算、土地利用/土地覆盖调查、土壤侵蚀信息系统等方面的研究。土壤侵蚀模型是土壤侵蚀定量监测的核心，不同的模型需要不同来源、不同格式和不同管理方式的数据。在众多土壤侵蚀模型中，以坡面尺度的统计模型最为成熟和实用，论文采用的通用土壤流失方程是该类模型中的典型代表。论文的理论基础是利用地理信息系统的栅格数据模型，把区域划分为坡面尺度的多个大小相等的栅格单元，实现从区域尺度到坡面尺度的转换。以单个栅格单元为研究对象，采用通用土壤流失方程计算土壤侵蚀量，经统计汇总求取区域土壤侵蚀总量。 (2)基于栅格单元的通用土壤流失方程因子算式算法研究。单个栅格单元所处位置的自然条件并不完全等同于通用土壤流失方程的标准实验小区，考虑到数据资料的易获取性和方法的通用性，需要对通用土壤流失方程各因子的算式算法进行修正与替代。 降雨径流侵蚀力因子采用日降雨量模型的简易替代算法，利用逐日降雨量数据即可计算，避免了复杂的降雨动能计算，亦不需要难以记录的多年长期的次降雨过程资料。区域降雨_径流侵蚀力值的计算采用最优、无偏的Kriging空间数据内插方法，根据观测点的降雨_径流侵蚀力值插值生成。研究区内多年平均年降雨_径流侵蚀力值具有北低南高、东西类同的空间变化特点。尽管降雨_径流侵蚀力的年内变化无明显差别，但研究区南部的年内分布更加均匀，年内分配曲线更加平滑。从统计上看，降雨_径流侵蚀力值的年际间的差别南部大于北部。 土壤可蚀性因子是根据土壤类型的质地和有机质含量通过查表法确定的，区域土壤可蚀性因子值根据土壤类型图以土壤可蚀性因子值作为属性值栅格化得到的。坡度因子和坡长因子计算的关键是栅格单元坡度值和坡长值的确定。采用最大下坡坡度法和累积坡长法，利用DEM数据和水系数据计算生成的最大下坡坡度和累积坡长，合理地描述了每个栅格单元地形因素对土壤侵蚀的潜在贡献。坡度因子和坡长因子的计算按通用土壤流失方程的最新改进——修定通用土壤流失方程的地形因子计算公式计算。以上所有的计算均在GRID模块中通过AML语言编程实现，论文提供的修改后的计算流程，提高了约5-10倍的计算效率。 植被覆盖与管理因子的确定采用遥感定量计算方法，分为两个步骤：一是根据遥感影像的光谱信息组合——NDVI植被指数，利用像元二分模型，计算每个栅格单元的植被覆盖度；二是由植被覆盖度和土地利用类型确定栅格单元的植被覆盖与管理因子值。目前条件下，植被覆盖度与植被覆盖与管理因子之间的关系还有待进一步研究。水土保持措施因子根据土地利用类型与地形坡度确定。基本的根据是不同的土地利用类型水土保持措施各异，同时，不同的坡度范围，水土保持措施所起的作用不同。 (3)区域土壤侵蚀定量计算实例研究。采用上述方法，计算了湖北三峡库区宜昌市的秭归、兴山和市直辖区约9,000平方公里地区的土壤侵蚀量，按部颁技术标准，划分了不同的土壤侵蚀强度。研究区内轻度以上侵蚀占45.89％，其中轻度27.52％，中度10.09％，强度3.37％，极强度2.09％，剧烈2.81％。中度以上侵蚀类型主要分布在研究区西部秭归县界内，兴山县的北部和西北部有部分地区出现。计算结果与湖北省土壤侵蚀遥感调查2001年成果对比分析发现，微度和轻度侵蚀所占面积百分比基本一致，中度侵蚀略小，强度以上偏大，尤其是极强度和剧烈侵蚀相差几倍到几十倍。两种技术方法得到的土壤侵蚀强度的空间一致度达到40.2％。 土壤侵蚀强度与影响因子之间关系研究发现，降雨径流侵蚀力与土壤侵蚀之间并没有明显的关联控制关系；土壤侵蚀指数和轻度以上侵蚀所占面积百分比两项指标最大的土壤类型为石灰土，其次为黄壤，水稻土最小；轻度、中度、强度和极强度侵蚀主要分布在石灰土和黄棕壤中，剧烈侵蚀主要分布在石灰土与紫色土中；随着坡度的增大，土壤侵蚀先增强后减弱，当坡度大于35°后，侵蚀面积出现明显的减少。15°-35°坡度范围是土壤侵蚀易发区域；低等级的土壤侵蚀类型(微度、轻度和中度)多发生在植被覆盖等级较高的地区，高等级的土壤侵蚀类型(强度以上)，逐渐向低等级植被覆盖区偏移；最易发生土壤侵蚀的土地利用类型为大于25°坡度区的旱地，最不易发生土壤侵蚀的是坡度小于25°的其它旱地、各种水田和城镇、农村居民建设用地。 (4)重力侵蚀和工程侵蚀专题研究。重力侵蚀的主要形式是滑坡与崩塌，其主要影响控制因素包括区域岩性、构造运动、地形地貌、气候条件、岩溶作用和人类活动，其主要调查方法有统计调查法和基于GPS精确测量的GIS方法。工程侵蚀的发生时段与工程建设的过程紧密相关，研究区内主要存在两种形式的工程侵蚀：一是以道路工程为代表的线状工程侵蚀，二是以水利工程和城镇建设为代表的面状工程侵蚀。工程侵蚀有数学模型、实地测试和类比预测三种监测方法。 (5)区域土壤侵蚀信息系统研究。区域土壤侵蚀信息系统本质上是一个专业型地理信息系统，基本的功能是建立土壤侵蚀数据库、土壤侵蚀量的自动计算以及专题地图、图形和表格的制作与输出。从概念模型层次上看，区域土壤侵蚀信息系统主要包括数据采集子系统、空间数据管理子系统、土壤侵蚀监测模型、数据输出与信息发布子系统和元数据子系统。土壤侵蚀空间数据多采用基于空间数据引擎技术(SDE)的商用关系数据库进行存储与管理。