针对西南丘陵地区的坡耕地,建设梯田可以有效改变田面坡度,防止水土流失,增加土壤水分,是区域农业增产和生态环境改善的重要土地整治措施。坡耕地的降坡处理和梯田建设关系到丘陵地区的水土保持和农业生产条件改善,对这一领域的土地平整研究一直都是土地整治问题的难点。原因在于西南丘陵山区地势较为复杂,加之耕地分布较为破碎,又是我国的岩溶分布最为集中的地区,耕地成土过程缓慢且土层较薄,土层较厚的地区不超过1 m,治理难度较大。以重庆丘陵区的而言,其大量耕地坡度分布在15~25°之间,是水平梯田的有条件建设区。目前关于这一坡度范围耕地的土地平整设计研究相对不足,在实际操作过程中,梯田的田块划分主要基于人工经验综合各项规则来进行,缺乏较为客观的方法指导,进而影响到土地平整土方工程量的计算精度。因此,有必要对该地区的坡耕地土地平整田块设计与土方量算进行深入研究,这对充分认知区域特征和有效控制土地整治项目预算具有重要的科学意义。本文在结合了近年丘陵区坡耕地整理实例和相关政策文献资料的基础上,选取了重庆市垫江县的坡耕地作为研究对象。在研究缺乏大比例尺地形图基础数据的前提下,采用1:2000地形图和土地利用现状图作为数据源构建DEM栅格模型,以20~25°旱坡地作为土地平整实验对象,运用等距分类、分位数分类、几何区间分类和自然间断点分类多种分类方法对试验区坡耕地进行梯田田块划分,并计算出不同分类方法下梯田设计后的田间高差、田面宽度与土石方工程量用以比较分析,又进一步对田间均差、平均田宽对土方量变化的影响进行描述性分析。论文所得结论主要为:(1)基于ArcGIS的空间分析功能,以各阶田块高程算数平均值作为梯田的设计高程,从而实现了试验区土地平整挖填工程量的整体平衡,并用高分辨率DEM构造出平整规划后梯田的空间模型。对于客土调运受地形影响较大的西南丘陵区而言,实现挖填平衡的土地平整设计能进一步减少实际施工时土方调运的成本。(2)通过对比平整后的田块要素可知,随着田块划分数量增加,田间高差、平均田宽和土方量逐渐减少,但减少量逐渐放缓。分位数分类划分的各阶梯田面积相等,致使坡地顶部的田间高差过大,底部田块形状更为不规则,所以不适用于坡度20~25°地势复杂的坡耕地的平整田块划分。在试验区2中,当田块划分数量为16阶时,自然间断点分类和等距分类的结果同时符合平整设计要求,但自然间断点分类法的土方工程量更少,为12413.65 m~3,当田块划分数量达到22阶时,等距分类、几何区间分类和自然间断点分类均符合设计要求,几何区间分类法的土方用量较其他两者更少,为8830.60 m~3,但几何区间法的田间极差较大。(3)通过对比平整后田间极差、田间均差、平均田宽可知,在试验区1中,只有等距分类法在划分17~28阶梯田时符合水平梯田设计要求;在试验区2中,对比其他方法,等距分类法以更少的田块数量达到平整设计要求,即划分15阶梯田时,田间极差在2.70 m,可以有效增加田面宽度,平均田宽可以达5.69 m。进而得出,等距分类法适用于本研究所有的试验区坡耕地用于梯田划分,同时其田间极差和田间均差的差值最小。在试验区1中,差值能够控制在0.22 m以内;在试验区2中,在差值在0.15 m以内,说明此方法能够更好保持田间高差相对均衡。因此,本研究证实了等距分类法在20~25°地势复杂的坡耕地用于梯田划分的普遍适用性。(4)根据对本研究试验区土方量影响因素的拟合分析结果,田间均差和土方量呈正相关关系,回归方程表现为幂函数关系,在本研究的试验区1中确定系数为0.99981,试验区2的确定系数为0.99982;平均田宽与土方量呈正相关关系,其中,试验区1表现为线性关系,确定系数为0.99983,试验区2表现为幂函数关系,确定系数为0.99935。田间均差和田面宽度对土方量的大小具有明显的交互效应,随着田面宽度的和田间均差的增加土方工程量增大,呈一定趋势的线性关系:在试验区1中,田间均差和田面宽度与土方量变化的拟合结果为主成分线性回归方程;在试验区2中,田间均差和田面宽度与土方量变化的拟合结果为多元线性回归方程。通过对20~25°坡耕地平整设计,验证以1:2000地形图生成高分辨率DEM完成水平田块划分以及土方工程量算的可行性,增强了对西南地区坡耕地平整的认识,为该区域有条件建设区梯田设计提供了研究实例。针对本研究较为理想的等距分类法对梯田划分的结果,更进一步分析田间高差、田面宽度对土方工程量的回归关系,对于丘陵地区土地平整的建设成本控制提供了一定依据。