坡面水蚀过程是一种复杂的多重尺度地理界面过程。微地形尺度坡面水蚀过程定量化研究已成为当今土壤侵蚀学科研究的热点问题。面积高程积分作为一种常用的地貌定量化指标,被广泛地应用于地貌侵蚀发育研究之中。基于地形特征因子开展面积高程积分研究已在黄土高原流域尺度进行初步尝试,为在微地形尺度开展地形特征因子面积高程积分的定量化研究提供有力的科学依据,也为微地形条件下开展相关研究提供了参考和思路。本文基于三维激光扫描仪获取90 mm/h雨强、等高耕作措施下不同坡度(5°、10°、15°和20°)各侵蚀阶段(溅蚀、片蚀、面蚀、细沟、细沟后半小时和细沟后一小时)的高程点云数据,经过抽稀插值得到对应的高精度DEM数据(分辨率为0.006 m)。以高精度DEM为基础数据源,针对不同坡度的各侵蚀阶段,通过三种不同的方法计算其对应的面积高程积分值,并经过验证分析选取最优计算方法。在此基础上,基于高程分级与DEM分辨率探讨微地形面积高程积分的提取尺度效应,最终构建各地形因子的面积高程积分谱系。论文研究主要结论如下:(1)不同坡度各侵蚀阶段样本单元面积高程积分值的均方根误差与绝对误差和均表现为积分曲线法<起伏比法<体积比例法的趋势,表明积分曲线法对微地形的面积高程积分值计算更为科学。随着坡度的递增,同一侵蚀阶段的面积高程积分值基本呈现递减趋势,表明随着坡度的增加,侵蚀发育逐步加深。在不同坡度下,随着侵蚀阶段的发育,对应格网单元的积分值基本呈现出递减趋势,但在细沟后半小时和细沟后一小时内出现一定的升高现象,基本符合细沟发育的客观规律;细分到格网单元,则可能由于径流通过径流通道携带上游泥沙在其下游单元堆积,从而导致单元内面积高程积分值出现反增现象。同时,不同坡度各侵蚀阶段对应的最符合微地形整体区域侵蚀发育阶段的样本单元随着坡度递增向下游迁移,表明随着坡度递增,细沟侵蚀末端发育基本表现为整个微地形区域发育状况。(2)5°、10°、15°和20°坡的最优高程分级数分别为150、140、140与90,此时面积高程积分值受高程分级影响较小。基于微地形四种坡度下不同DEM分辨率计算得出的面积高程积分值的标准差呈现:15°>20°>5°>10°规律,表明DEM分辨率变化整体上对15°坡面积高程积分值影响最小,对10°坡积分值影响最为明显。但整体上看DEM分辨率对面积高程积分影响较小。(3)不同坡度下各地形因子的面积高程积分值均在0.35-0.6之间,且对微地形面、正地形、负地形、沟沿线、山脊线、山谷线和山顶点而言,随着坡度递增,积分值基本呈现递减趋势。表明随着坡度递增,对应特征因子的侵蚀发育也在逐渐加深;正地形的面积高程积分值皆高于微地形面面积高程积分值,负地形、沟谷网络、主沟谷线等皆低于微地形面面积高程积分值。依据各地形因子所反映的地表特征,微地形面的积分值代表整个微地形坡面的侵蚀发育状况;正地形的积分值反映微地形内局部地形突起区域侵蚀状态,代表微流域内潜在被侵蚀区域。各地形因子的积分曲线基本呈现倒“S”型,高程频率均存在明显的偏态。正负地形、沟沿线、山脊线及山谷线的积分曲线基本与微地形面的积分曲线较为平滑,且走势基本保持一致。(4)基于相关分析与回归分析,微地形表现出面-正地形-山脊线-沟沿线,面-负地形-山谷线-沟谷网络-鞍部点和山顶点-主沟谷线3组典型特征因子组合。基于微地形不同坡度下面积高程积分谱系可知,当坡度<15°时,微地形面、正地形、负地形、沟沿线、山脊线、山谷线、山顶点与鞍部点等特征因子的面积高程积分曲线随着坡度递增而左移;当坡度>15°时,则会出现回升现象。而沟谷网络、主沟谷线、山顶点与鞍部点四类积分曲线受坡度影响不显著。除10°、15°和20°坡的沟谷网络与主沟谷线因子的积分曲线存在显著跳跃之外,其余积分曲线皆保持按序列左移规律。综合可知,开展微地形各地形特征因子的面积高程积分谱系研究,便于从微观尺度探讨地貌侵蚀发育方面的深远影响,有利于丰富面积高程积分在地貌学上发展内容。同时,有利于对水土保持规划和农田基建进行科学监测管理。