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数据可视化（data visualization）借助于图形化手段来展现数据，以便读者对数据进行更直观和深入的观察与分析。它是一种关于数据视觉表现形式的技术研究。“一图胜千言”表现了数据可视化在信息表达中的重要性。
科研论文配图（插图）是实验数据和分析结论的可视化表达形式。科研论文配图的绘制是一种将科学与艺术相结合的工作，既能用图片的艺术感来吸引读者，又能展现实验数据和分析结论的科学性，帮助读者理解科研工作者所研究的内容。
科研论文配图作为数据可视化在科研领域的重要应用，是研究结果直观、有效的呈现方式。它不仅是读者关注的对象，还是编辑和审稿人重点关注的对象，在学术论文、研究报告、专利申请文件、科研基金申请文件等的编写方面起着举足轻重的作用。如何绘制有意义的科研论文配图，更好地呈现科研结果，是众多科研工作者需要思考的问题。本节将介绍科研论文配图的绘制规范和3条绘制原则，其中涉及科研论文配图绘制过程中容易被忽略的一些细节，以期帮助读者更好地理解科研论文配图绘制的重要性。
相比其他数据可视化呈现形式，科研论文配图的规范性是我们首要关注的。科研论文配图的规范性是指绘制的配图要符合投稿期刊的配图格式要求。不同的期刊在图名、字体、坐标轴等配图构成，以及配图颜色、配图格式等配图属性方面，都有不同的特殊要求。只有科研论文配图符合投稿期刊的配图格式要求，才能进入后续的查阅和审核环节。
根据呈现方式，科研论文配图可分为线性图、灰度图、照片彩图和综合配图4种类型。其中，线性图是主要和常用的配图类型，也是本书重点介绍的配图类型。线性图是指由包括Python、R、MATLAB等编程语言，以及Excel、SPSS、Origin（OriginLab公司出品）等集成软件在内的绝大多数数据分析工具输出的多种配图，如折线图、散点图、柱形图等。线性图是科研论文中常见的图形类型，也是一种加工费时、设置细节较多的图形类型。本书主要介绍的就是这种科研论文配图的选择和绘制方法。由于使用场景、专业性等方面的限制较大，因此灰度图、照片彩图和综合配图等则不在本书的介绍范畴内。
科研论文配图主要包括X轴（X axis，又称横轴）、Y轴（Y axis，又称纵轴）、X轴标签（X axis label）、Y轴标签（Y axis label）、主刻度（major tick）、次刻度（minor tick）和图例（legend）等基本构成，如图1-1-1所示。科研论文配图的每个构成部分都有详细的绘制要求，如坐标轴，作为科研论文配图的尺度标注，是其重要的组成部分。在对坐标轴进行设置时，我们要做到布局合理且数据表达不冗余。此外，对于配图中的标签文本的大小、是否使用斜体、是否添加图例边框、是否添加网格线等，我们都需要进行合理、有据的设置。
注： 为了和绘图工具保持一致，X轴和Y轴若无特别标注，一律用大写正体。
图1-1-1 科研论文配图基本构成示意
科研论文中常见的配图可分为像素图和矢量图。其中，像素图（位图）是以单个像素为单位，通过不同像素规律组合和排列，来显示效果的图片。像素图在放大到一定程度后会失真，变得模糊。常见的像素图格式包括JPEG、PSD、PNG、TIFF，其中，JPEG是一种常用的有损压缩图片格式，JPEG格式的图片易于处理，但像素低、清晰度差、色彩损失大。矢量图是使用点、直线或多边形等基于数学方程的几何图元表示的图像。矢量图的图像文件包含独立的分离图像，可以自由、无限制地进行重新组合，其特点是放大后图像不会失真。常见的矢量图格式包括EPS、PDF、AI、SVG，其中，EPS格式的图片体积小、质量高、色彩保真度高，印刷时较为清晰，是常用的科研论文配图格式；PDF格式的图片无论放大还是缩小，清晰度都不会改变，也不会出现弧线“锯齿”化现象；AI格式是一种可以二次修改的图片格式，也是常用的配图格式，AI格式的图片体积较大，包含图片各图层的所有信息。
对于像素图，一般的SCI（Science Citation Index，科学引文索引）期刊都要求配图的分辨率大于300dpi（dpi是表示空间分辨率的计量单位，即每英寸点数）。注意，我们不能一味地追求高分辨率的像素图，因为分辨率太高，相应的配图的体积就会很大，投稿时易造成困难。
对于科研论文中每幅配图的尺寸，期刊往往不会有严格的绘制要求，但为了配图的可阅读性和论文排版的整洁性，我们需要考虑图片尺寸与图框、图中文本大小和上下文的协调性，进行合理设置，避免文章版面空间的浪费，保持排版的整体美观性。在对配图进行单、双栏排版时，不同尺寸的配图有它们各自的放置规则。一般情况下，单栏排版的配图的宽度不宜过大。在对某个含有多个子图的配图进行单栏排版时，我们应考虑将这些子图进行竖向排列。在对配图进行双栏排版（这样的配图一般含有多个子图）时，我们应先考虑每行可排列的子图数量，再考虑子图之间的对齐问题，如图例、图号等都应对齐。
有些科技期刊明确规定了科研论文配图的字体和字号，有些则无特定要求。一些中文科技期刊要求将科研论文配图中的文本对象（横、纵轴的标签，以及图例文本）的字体设置为宋体或黑体，英文科技期刊大多使用Arial、Helvetica或Times New Roman字体。值得注意的是，单篇科研论文中的所有配图的字体、字号要尽量保持一致，同一张配图中的字体必须一致。如果配图中确有需要突出的部分，则可以将它们设置为粗体或斜体形式，或者更改文字颜色。
要想让科研论文配图美观，我们需要在其版式设计、结构布局和颜色搭配方面多下功夫。在版式设计方面，配图中文字的字体要保持一致，字号不大于正文字号，行距、文字间距应与正文协调一致；在结构布局方面，配图应出现在引用文字的下方或右侧（即“先文后图”），不同尺寸的配图不要安排在同一列或同一行；在颜色搭配方面，我们应避免使用过亮或过暗的颜色，相邻的图层元素不宜采用相近的颜色，特别是在分类配图中。此外，对于彩色图，我们要使用原图，慎用灰度图。
科研论文配图在科研结果展示方面的作用明显，本小节将介绍其绘制过程中的3条原则。
科研论文配图的主要应用场景包括结构表达、体系构建、模型研究、数据预处理及分析、调查统计等，而在这些应用场景中，是否真的需要使用配图？对于这个问题，我们要根据具体情况具体分析，如果配图可以起到对文字进行补充说明、直观展示结果、引出下文内容等作用，那么它就是必要的。
另外，科研论文中要避免出现文字较少、图表较多的情况，即无须将原始数据和中间处理过程涉及的图形全部展示在论文中，而应在具有复杂和多维数据的情况下，提高提炼数据和绘制具备总结性特点的精选配图的能力，而非简单地罗列配图。过多的配图不仅会消耗大量的绘制时间，还会给科技期刊编辑的审核工作带来难度。
为了方便读者准确理解科研论文配图的内容，我们在绘制它时应遵守易读性原则。完整、准确的标题、标签和图例等可以有效实现科研论文配图的易读性。
在科研论文配图的绘制过程中，我们需要遵守一致性原则。
● 配图所表达出的内容与上下文或者指定内容描述一致：科研论文中的配图虽然可以独立存在，但也应与上下文的内容密切相关，论文正文中介绍配图的内容应与对应配图一致。此外，论文配图中的物理量符号等应与论文正文介绍的保持一致。
● 配图数据与上下文保持一致：论文配图中的有效数字是根据实际数据或者不同测量、转换方法等最终确定的，应与上下文中对应的有效数字保持一致。
● 配图比例尺和缩放比例大小保持一致：在涉及地理空间配图的绘制时，配图中包含的比例尺等图层元素，应当在修改时保持同步变动；在修改配图的大小时，也应保持同比例缩放修改。
● 类似配图各图层元素保持一致：当论文中出现多个类似配图时，我们应当保证各配图中的文本属性（字号、字体、颜色）、符号，以及配图中各图层结构等保持一致。