本研究在切沟侵蚀严重区的黄土丘陵沟壑区第一副区和第二副区选取典型样区，采用野外定位观测、高精度GPS和三维激光扫描技术以及模拟试验（降雨和径流）技术，获取切沟侵蚀发育过程的第一手观测资料，定量刻画切沟侵蚀动态发育过程，分析切沟集水区汇流和输沙过程与机理，建立切沟发育的形态模拟模型。本研究主要取得以下成果：建立基于立体摄影测量技术动态监测坡面侵蚀沟的沟深、沟宽与水流深度、宽度的方法，并将此方法运用于监测细沟发育过程的细沟深度、宽度与细沟水流深度和宽度的动态变化；建立三维激光扫描技术（LIDAR）动态监测沟蚀过程的技术规范，并以案例研究详细介绍了各过程（包括野外划定测量区域，非地貌数据剔除和点云数据补洞，点云拼接，抽稀后生成txt文件，生成DEM，提取切沟形态特征等）的操作要求和精度分析；提出划分沟头和沟壁的方法和切沟沟头曲率概念。我们将切沟沟壁具有明显转折点以上的弧形部分划为沟头。经过大量野外调查发现，沟壁延长线与沟头弧在转折点处的切线所组成的切角可以用来反映和判定沟头和沟壁的分界点位置。在切沟侵蚀严重的黄土高原丘陵区第二副区，当这个切角大于30°（α>30°）时的转折点，就是沟头和沟壁的转折点。从测量的几十条切沟中随机选取9条用于校准沟头曲率（C）的计算结果，发现沟头曲率的计算值与观测值吻合，平均误差为8.77%。研究还发现，随着切沟等级的增加，沟头曲率依次增加，说明切沟发育潜力越大，因此，沟头曲率在一定程度上可衡量切沟的发育程度；克服现有的DEM分辨率低的缺点，基于三维激光扫描技术（LIDAR），在岔巴沟流域选取 31 条发育活跃期的切沟，提取和分析发育活跃期切沟的形态特征。研究表明，从流域上游到下游的切沟长度（L）显著降低，切沟宽度（W）也呈不显著性降低趋势；不同流域位置间的切沟深度（D）无显著性差异，但其在下游较深，在中游最浅。另一方面，随着切沟沟道从二级增加到四级，切沟长度依次减小，切沟宽度和深度均在三级切沟较大，四级切沟较小，表明四级切沟更活跃；建立了基于切沟长度和切沟表面积估算切沟体积的方程式。结果显示，两个关系式的相关系数R2均大于0.7，说明方程具有较高的预报精度；建立了0.1m与5 m分辨率DEM提取切沟形态参数间的转换模型，并验证了模型的普适性，对所构建的转换模型进行跨流域验证。这里将0.1 m与5 m分辨率DEM转换模型在纸坊沟流域进行验证，发现切沟宽度转换模型和表面积转换模型均具有较好的预报精度，但切沟体积转换模型的有效性系数较低（0.124），而相关系数高（0.575）。后期的研究工作应对转换模型做进一步验证，使其更有普适性。研究成果深化对土壤侵蚀规律的认识，而且为侵蚀防治提供重要的科学依据。不仅为针对性的布设水保措施提供重要的科学依据，也为复杂地形区侵蚀预报模型建立提供理论支持。