切沟是黄土高原重要的土壤侵蚀形式。切沟发育破坏土地资源,影响农业生产,恶化生态环境,是小流域产沙的主要来源。切沟侵蚀的阶段性和复杂机制使预测切沟侵蚀非常困难,加上技术手段的欠缺,切沟侵蚀量化、机理和模拟的研究较少。本文旨在使用高分辨率遥感影像和三维激光测量技术进行切沟发育监测及侵蚀模型构建,力求为黄土区切沟形态参数监测、侵蚀模拟和防治提供科学方法和理论依据。选择陕北黄土区吴起县退耕还林森林公园和绥德县桥沟流域以及晋西黄土区吉县蔡家川流域为研究对象,基于QuickBird影像和5m分辨率数字高程模型(DEM)及中国土壤侵蚀模型(CSLE),分析了小流域侵蚀产沙特征；通过野外调查,利用统计学方法,探究了环境因子对切沟沟头活跃性的影响；基于三维激光扫描数据与QuickBird影像,评估了目视解译法提取切沟面积、周长和沟长等形态参数的精度；利用两期同时相QuickBird影像,估算了切沟发育速率并分析了切沟发育的影响因子,基于地貌临界关系,考虑集水区植被覆盖度因子建立了小流域尺度切沟发育速率经验模型；利用三维激光扫描全站仪获取切沟高分辨数字高程模型,分析了切沟形态特征,构建了切沟体积估算的最佳经验模型,结合QuickBird影像估算了切沟年均侵蚀量。主要结论如下：(1)在小流域沟间地中,25°以上陡坡、土地利用类型为草地和其他土地(主要包括工矿建设用地、道路和裸地)的区域是最主要的土壤侵蚀源,应作为重点水土流失治理区；沟谷地土壤侵蚀模数是沟间地的3.21～7.51倍,沟谷地是小流域主要的泥沙来源,其贡献值在65.62～88.04%之间。(2)坡向通过影响植被覆盖来影响沟头的活跃程度,阳坡以活跃沟头为主,阴坡以不活跃沟头为主；植被存在削弱了地形因子对沟头活跃性的影响；与草本植被覆盖相比,灌、草结合的植被类型抑制效果更明显。(3) QuickBird影像目视解译法提取切沟面积、周长、沟长的平均相对误差在5%左右,沟长的平均绝对误差在0.75 m左右；边界偏差控制0.6 m范围内的面积比例在96%以上；切沟越大,目视解译结果的误差越小；沟缘线附近的植被类型影响目视解译精度。(4)2003-2010年,切沟沟头最大发育速率在0.23～1.08m/a范围,均值为0.51m/a,切沟面积增加比例在0.49～9.45%范围内,其中混合型小流域(流域中耕地的面积比例都在15%以上)>草地型小流域(流域中草地的面积比例都在50%以上)>林地型小流域(流域中林地的面积比例都在50%以上)。地形因子对切沟发育的作用随着植被覆盖度的增加逐渐减弱,集水区植被覆盖度超过60%时,能够有效遏制切沟发育；基于地貌临界关系,利用上坡汇水面积(Ai,m2)、沟头局部坡度(S,m/m)和集水区植被覆盖低于60%的面积比例(Φ0.6)三个因子,建立了切沟面积增长率(Ra,m2/a)模型,表达式为：Ra=0.1540[(φo.6Ai)0.24S]3.2588。(5)切沟体积可以利用切沟面状和线状特征参数估计,切沟侵蚀量可以通过切沟面状和线状参数变化进行预报。与沟长相比,切沟面积(Ag)是黄土区切沟体积估算的最佳参数,切沟体积估算的最佳经验模型为：V=0.2762Ag1.3971(R2=0.91)；切沟体积的年变化在0.41～36.76m3/a范围,均值为10.32 m3/a；年均侵蚀量在0.62～55.14 t/a之间,均值为15.48t/a。高分辨率遥感影像结合三维测量技术在较大时空尺度上进行切沟侵蚀监测是可行的。