中国作为世界第一大农业大国,当前我国的土壤侵蚀问题已严重制约了我国农业的发展和社会经济的可持续发展。科学、有效地开展水土流失动态监测工作,可掌握水土流失动态变化情况。然而传统的水土流失监测手段需要花费大量的时间和精力,因此,基于现有的土壤侵蚀相关领域的研究成果,利用前沿的3S技术和计算机技术等手段,实现一套功能完善的区域土壤侵蚀模型系统对于定量揭示土壤侵蚀的过程和机理显得尤为重要,对进一步指导水土保持建设的科学实施具有重要的意义。本文以刘宝元等学者提出的中国土壤流失方程(China Soil Erosion Equation,简称CSLE)为理论基础,分析了土壤侵蚀的过程和机理,并基于用户的需求,设计并实现了一套不依赖于任何商业软件的区域土壤侵蚀模型系统。此外,以计算统一设备架构(Compute Unified Device Architecture,简称CUDA)为技术手段,分析了克里金插值算法的原理和流程,设计并实现了一套基于CUDA的并行克里金插值算法,并且将该算法与区域土壤侵蚀模型系统集成,在一定程度上提高了整个系统数据处理的效率。本文取得的主要研究成果可以概括如下:(1)根据用户需求设计了区域土壤侵蚀模型系统的整体架构和功能模块。本文以国内外现有的土壤侵蚀模型研究成果为理论基础,分析了各个模型的建模思路和建模方法,然后以中国土壤流失方程为出发点,从业务、功能和性能三个方面深入分析了系统的需求,设计了系统的整体架构和系统的各个功能模块。(2)构建了区域土壤侵蚀模型系统。本系统主要实现了用户管理、模型数据管理、数据预处理、模型计算、数据可视化和日志管理这6大核心功能模块。此外,从系统的高可用性出发,本文实现了基于CUDA这一并行架构的克里金空间插值算法,并且将该算法集成到系统数据预处理功能模块,解决了系统数据预处理中空间插值过程效率低下的问题,极大地提高了系统数据预处理的效率。(3)测试了区域土壤侵蚀模型系统的所有功能模块。本文使用黑盒测试和白盒测试的方法测试了系统所有的功能模块,测试结果表明,本系统的功能和性能均可以满足系统设计要求,且系统具有良好的鲁棒性。通过使用该平台实行长期监测,可以在一定程度上为水土保持部门提供一定的技术支撑和决策依据。