细沟侵蚀是我国东北黑土区坡耕地普遍存在的土壤侵蚀形式之一。在春季融雪期，融雪径流的集中冲刷作用会加剧细沟侵蚀，但东北黑土区的长缓坡地形特征使得坡面侵蚀土壤短期内无法输移至流域出口，因此，传统方法难以监测到真实的坡面土壤侵蚀量。本研究以东北黑土区的一块垄作长缓坡耕地为研究对象，用人工径流模拟融雪水冲刷坡面垄沟，利用无人机低空航拍及栅格差减法提取细沟侵蚀体积，并通过细砂回填试验检验其计算精度；进一步对比三种不同飞行方案之间的计算精度，以及与传统细沟形态简化法的精度差异，为不同侵蚀情境的无人机细沟侵蚀调查方案的制定提供技术参考。主要获得以下结果：

(1) 无人机低空倾斜航拍技术结合栅格差减法可高精度提取细沟侵蚀体积。

  无人机10 m航高倾斜航拍方案下，侵蚀体积提取精度可达87.9%。适用于侵蚀深度大于1 cm的野外细沟侵蚀调查，且侵蚀深度越大，计算精度越高。

(2) 当细沟侵蚀强度较大时，可增加航高、采用正射飞行方案减少数据采集和处理成本。

  当侵蚀土层厚度大于4 cm时，与高精度的10 m倾斜航高建模计算结果相比，10 m正射航拍、20 m倾斜航拍调查方式对侵蚀体积的提取误差分别为9%、20%，但其野外航拍时间及数据处理时间均减少了约50%。

(3) 无人机高精度细沟侵蚀量测算结果明确了传统调查方法简化细沟形态的局限性。

  对于上坡和中坡沟段，径流冲刷在造成沟底下切的同时，还导致了一定程度的沟壁冲刷，因此，传统宽深比变化法在上坡和中坡沟段与细沟侵蚀体积的拟合效果较差；而在下坡沟段，径流冲刷作用减弱，细沟塑形方式多为沟底下切，因此宽深比变化值与沟段侵蚀体积拟合关系较好，R²达0.76。此外，与栅格差减法计算结果相比，传统横截面简化法的计算误差随土壤侵蚀深度的减小而增加，仅适用于侵蚀深度大于1 cm的细沟侵蚀调查。

  总体来说，本研究针对东北地区长缓垄作坡耕地细沟侵蚀难以高精度量化的问题，探明了基于无人机低空航拍技术高精度快速探测径流集中冲刷条件下细沟侵蚀特征的可行性，分析了不同无人机航拍方案的适用性，评价了简化细沟形态调查方法存在的局限性，克服传统方法依靠沟道或流域把口站水土流失量估算坡面土壤侵蚀量的滞后性和片面性，为野外条件下细沟侵蚀的调查提供了技术参考。