[基金項目] 博后基金，我獨立科研的開端

關鍵詞：博后基金 申請書 研究內容 作者：李二 日期：30/10/2020

很久沒有更新博客了，主要原因是最近並沒有完整地完成某個事情，或者有的事情尚不適合現在寫出來。

有點小高興的是，博后基金出結果了，當然是二等資助，忐忑了個把月的心終於放下了。

1. 選題准備

1.1. 盡早謀划

說實在的，我本來沒想着參加68期的申請，因為打算尋找一個新的有趣的題目去申請，期望能在這個學期內構思好。

但我的兩位師兄大力勸說，責怪我太天真太理想化了，博后基金其實算是一種獎勵性的基金了，有比較好的研究基礎還是申請為好，另外學校也有這個考核要求。

於是，在申請截止的前一天，我打定主意要申請了。

時間很緊，所以沒有辦法寫自己尚未成熟的想法，那只能把之前在做尚未完成的森林冠層覆蓋的無人機制圖方面的內容去寫了。所幸，這個申請書我已經早就寫好了，是申請測繪遙感國重實驗室開放基金未中遺留下來的。

1.2.

植被覆蓋是一個非常非常基礎的東西，其實我也做了很久了，但是還是期望能做出新意，做出價值！

我覺得有必要寫一下，我為什么要進行這個工作：

• 1. 很多人理解森林冠層覆蓋這個事，應該做起來很容易，直接用無人機LiDAR飛一遍，做個冠層高度模型就出來了。其實這涉及到兩方面的問題：

• 1.1. 成本與安全因素：無人機LiDAR很貴，不一定買得起。尤其在塞罕壩森林公園這種多山、多雲、多風等天氣環境條件下，危險系數極大，很多情況下不敢飛。
• 1.2. 地形濾波與構建：山區的精確DEM並不容易獲取，尤其對於山地松樹林，LiDAR激光不太容易穿透樹冠打到地面，樹木密集一些，則地面的點雲就不太多，不容易實現很好的地形濾波進而構建DEM。

• 2. 普通的數碼RGB相機，是目前無人機最最常搭載的成像傳感器優勢體現在：

• 2.1. 低成本和靈活性：幾千塊錢就能買到很不錯的，甚至DJI的精靈3 4K只需要4k就能買下整套無人機遙感系統。飛行起來也相對容易，怎么飛都行，關鍵是敢飛！
• 2.2. 厘米-毫米級空間分辨率：分辨率是足夠高了，而且影像是帶有紋理信息的。
• 2.3. 攝影測量點雲：UAV影像通過一些攝影測量軟件可以導出SfM點雲（或稱為攝影測量點雲），這樣就又包含了三維信息，而且SfM點雲密度往往比LiDAR點雲更密集。

• 3. 既然通過影像可以得到點雲，那么自然有人會說，直接用SfM點雲去做冠層覆蓋不就好了。但是這又忽略了兩方面的問題：

• 3.1. SfM點雲的不完整性：SfM點雲的質量取決了影像質量、重疊度、分辨率、光照等等很多因素，尤其是在森林地區，SfM點雲通常是不太完整的，如圖1所示。當然如果重疊度足夠高（95%以上），弄出比較完整的點雲是可能的，但是計算量超級大呀。
• 3.2. SfM點雲不具備穿透性：影像重建出來的點雲，僅僅能得到樹冠的表面信息，無法穿透樹冠，樹林稍微密集一些，林下的點雲就很少很少了，地形濾波就比較困難，對於山地很不合適。

• 4. 那單純使用影像能不能行呢？不就是在正射影像上做分割嗎。這真是忽視了森林的復雜性了：

• 4.1. 色彩相似性：森林中的綠色樹冠與林下灌草等植被具有相似的色彩和光譜特征（圖 2），且林間光影條件極為復雜，通常難以基於單一影像數據實現准確區分，絕對誤差甚至可達50%以上。
• 4.2. 深度學習需要大量標記數據：現在大家說到分割就要用深度學習，但是大量的標記數據您受得了嗎？

圖 1.無人機激光雷達三維點雲（a, c）與無人機序列影像重建的森林場景三維點雲（b, d）的比較： (a, b) 森林樣方橫斷面點雲比較，灰色虛線框強調了序列影像重建的樹冠三維點雲存在一定程度的 缺失；(c, d) 森林樣方冠層點雲的垂直投影的比較，綠色框和紅色框均展示了序列影像重建的樹冠 三維點雲在樹冠邊緣區域存在較多的缺失。（翻譯自 Wallace et al., 2016）

森林場景的無人機RGB數碼相機影像示例，光線條件為漫射光，下墊面主要為草本植物

說了半天，終於逐漸地讓人意識到問題了，於是我想能不能嘗試融合SfM點雲與影像去做呢？基於前期獲取數據的測試結果看，效果是不錯的。具體做法就不展開說了，畢竟還未發表。

2. 寫作與修改

這其實是我第一次寫申請書，以前只是簡單幫導師寫過一部分，未經歷過比較好的訓練。不過，這東西和寫文章應該是差不太多的。

我是在畢業答辯后，着手構思和寫作的，正式寫作在6月份開始，斷斷續續寫了1個月的時間，這里有三點值得說：

• 建議找一兩個比較優秀的博后或者青年基金申請書，模仿着人家的風格去寫。
• 寫完初稿之后，我晾了半個月。在這半個月中，我又詳細看了10多篇相關文獻，明確研究意義中展示的問題是否合適，思考研究內容是否合理。過了半個月后，再次閱讀，初稿中確實有很多問題，大修后還算滿意。
• 最后還是要找個人講講，並且讓人閱讀評價和嘗試修改一下。當時一起野外試驗，正好請俺導師幫着把把關。

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3. 基金評審階段

校內提交截止日當天，我當時還住在同學家里，早晨早早地來到學校，准備把之前寫的申請書改成博后基金模板的方式。

然而..... 網站..... 癱瘓了....，呵呵，"此殆天所以賜將軍，將軍還有意乎？"

小木蟲上下載了一個模板，卻發現，2020年真是大變樣，有字數限制，內容也有不同，要求也有差異。

花了很大的精力，將文字極大地壓縮了。我發現想把同樣的內容用更少的字去表達出來，真是功夫呀，我慢慢練吧。

中午時分，博后基金網站終於修復了，下午2點多提交，交給命運吧。

4. 后記

在博后基金評審階段，我集中精力把這個工作做得差不多了，不過文章還沒有着手寫。等文章寫好且發表>了，我再具體說說吧。

博后基金中了，算是一個小的好的開端，讓自己的獨立科研逐步步入正軌了。