侵蚀沟在黄土高原分布极广,是黄土地貌中物质交换最频繁、形态变化最剧烈的区域之一。黄土高原不同区域分布的侵蚀沟在形态上具有显著的区域差异性,这种差异性一方面塑造了不同的地貌景观,另一方面也影响着水土保持和农业生产布局。对侵蚀沟区域差异性研究不仅是探索侵蚀沟自身发育与分布规律的需要,同时也是黄土高原地貌、侵蚀、生态等地球系统科学研究的重要切入点。前人对黄土侵蚀沟区域差异性开展了一系列研究,但受制于研究数据和方法,还处于探索阶段。目前仍没有提出一套适合于黄土地貌的侵蚀沟自动提取方法体系;仍缺乏面向区域尺度的侵蚀沟特征定量分析指标体系;尚未对侵蚀沟区域差异性的影响机制进行剖析。对这些科学问题的进一步探讨,可望在黄土侵蚀沟相关研究取得突破性进展。本文首先基于多源数据,构建了黄土侵蚀沟自动提取方法体系,实现了对黄土高原水土重点流失区侵蚀沟的自动提取;在此基础上,设计了侵蚀沟特征分析指标,基于不同的流域层级,在不同空间尺度上剖析了侵蚀沟区域差异性特征,并实现了研究区侵蚀沟特征分区。最后,通过侵蚀沟特征与地形、土壤、植被覆盖度、土地利用等地理要素的相关性分析,剖析了侵蚀沟区域差异性的影响机制。论文的主要研究内容和及结论如下:(1)系统分析了现有侵蚀沟的定义,明确了本研究中侵蚀沟的基本界定,发育过程和基本特征。从侵蚀年代、形态特征、侵蚀特征、规模等级等角度进行了侵蚀沟的类型划分。此外,在现有的线性河网、正负地形分析等黄土侵蚀沟研究视角的基础上,进一步提出了面向对象化特征的侵蚀沟分析思路。(2)设计了一种基于高分辨率地形和影像数据的侵蚀沟自动提取方法,实现了对三个典型小流域样区(绥德窑家湾沟、安塞纸坊沟和长武下柳沟)侵蚀沟双层次特征的自动提取,并取得了较好的提取精度。(3)设计了基于中分辨率数据的侵蚀沟自动提取方法,针对大区域范围侵蚀沟提取需要,提出了融合地形骨架信息和影像特征的算法思路。在面向对象影像分析提取结果的基础上,融入汇水网络作为地形骨架信息,以修正侵蚀沟提取结果。结果表明,该融合策略有效弥补了中分辨数据对侵蚀沟特征表达不足,地形骨架信息对侵蚀沟提取的改进作用明显。基于该方法实现了对整个黄土高原水土重点流失区的侵蚀沟自动提取。(4)构建了侵蚀沟定量分析指标,通过不同层级流域单元下的特征分析和热点分析,从不同视角揭示了侵蚀沟的区域差异性特征。基于侵蚀沟割裂度和侵蚀沟主沟道纵比降两个指标,从侵蚀沟发育程度和侵蚀沟发展潜力两个角度构建分区体系,并最终得到了黄土高原水土重点流失区侵蚀沟特征分区图,共划分为9个侵蚀沟特 .征区。针对黄土侵蚀沟自身特征开展地理区划研究,是对现有土壤侵蚀分区、地貌分区的有效补充,可为黄土地貌、水土保持等研究提供了重要的参考。(5)探究了侵蚀沟特征与地形、土壤、植被覆盖、土地利用、土壤侵蚀强度的相关性,结果表明:侵蚀沟割裂度和侵蚀沟密度与土壤侵蚀强度具有较好的相关性,其中侵蚀沟割裂度的相关性更强,表明其在对区域土壤侵蚀评价中更具有优势。侵蚀沟特征与坡度和坡度坡长因子具有一定的相关性,但与面积高程积分、植被覆盖度的相关性较差。在土壤类型方面,黄绵土、褐土、栗褐土、灰褐土在黄土高原水土重点流失区分布较广,且易发育侵蚀沟,需要重点关注。本研究基于对象提取、格局分析、机制探究的地理学研究范式,揭示了侵蚀沟区域差异性的外在表现与内在机理,并推动数字地形分析与黄土地貌的研究。