黄土高原是我国四大高原之一,在东亚季风、黄土下伏地形等因素共同作用下,黄土高原成为世界上最为典型的沟壑侵蚀区之一,其中沟壑分布范围广,沟壑形态多样,是沟壑相关研究的重要研究区之一。沟壑是黄土高原最有活力、最具变化的地貌单元,沟壑在传递物质能量的同时,不同沟壑之间通过径流节点相互连接,在流域内部形成沟壑网络,控制着流域的地表形态。围绕黄土沟壑,前人已经做了大量的研究,近年来,随着遥感和地理信息科学等相关科学的发展,学者也提出了许多全新的研究方法,DEM(数字高程模型)和基于DEM的数字地形分析方法也为沟壑研究提供了许多新的研究思路,而其中沟壑纵剖面是研究黄土沟壑的重要手段,现有的沟壑纵剖面研究大多关注流域内部一条或数量极为有限的沟壑,关注于沟壑剖面的个体特征,但是通过少数沟壑剖面反映流域特征这一方法有所不足,首先沟壑剖面的选择会影响分析的结果,从而影响对流域整体形态的认识,更重要的是忽视了流域内部沟壑的差异性和沟壑网络整体的群体特征。针对现有沟壑研究存在的不足,本文提出沟壑剖面群组的概念。沟壑剖面群组为流域内所有沟壑纵剖面的组合,而黄土沟壑剖面群组指的是黄土高原沟壑剖面的组合体,反映黄土高原不同流域沟壑网络的特征,黄土沟壑剖面群组在顾及沟壑本身个体特征的基础上,将流域内部不同沟壑进行组合,形成组合体,从而反映黄土沟壑剖面的群体特征。沟壑剖面群组的提出能够对现有沟壑研究的不足进行填补,从而加深对黄土沟壑的认识。本文主要研究内容和结构如下:1.提出了沟壑剖面群组这一概念,并明确沟壑剖面群组的概念模型;基于这一概念模型,设计并实现基于DEM的沟壑剖面群组提取方法,通过追踪、反向追踪等一系列过程,能够有效的根据已有的流域DEM实现沟壑剖面群组的自动提取;在沟壑剖面群组提取的基础上,根据现有的沟壑研究,设计多个指标用于反映流域内沟壑剖面的群体特征;考虑到沟壑提取阈值也会对沟壑剖面群组的提取产生影响,本研究在不同沟壑提取阈值下对沟壑剖面群组进行提取,并计算沟壑剖面群组相应的群体指标,探讨这些群体指标值与沟壑提取阈值之间的关系。2.在流域尺度上,选择沟壑发育程度不同的两个黄土小样区(长武和绥德),以点云数据生成的DEM为基础数据,从单级别和分级别沟壑剖面群组两个方面分析两个小流域沟壑的差异性和统一性。从单级别沟壑剖面群组分析发现两个流域内部沟壑存在差异,长武样区内部沟壑差异较大;分级别沟壑剖面群组分析结果显示,尽管两个样区在各个级别都有所差异,但1级、2级沟壑与更高级别的沟壑都存在显著差异,高级别沟壑剖面群组更加代表流域主要沟壑的特征。3.在区域尺度上,以流域为单位,在整个黄土高原重点流失区提取沟壑剖面群组,使用沟壑比降以及沟壑凹度作为反映沟壑形态的指标,并计算统计量作为群体指标,发现群体指标分布具有一定的聚集性,存在若干个高值区和低值区,通过分析发现这些区域的形成与地貌、河流分布等因素密切相关。本研究是对目前已有沟壑研究的重要补足,对探索黄土沟壑的形态、成因、分布特征具有一定的参考价值,也是对数字地形分析方法的一次有益探索。