大气科学类科技论文插图的处理方法

张芷言，林丽珊

（《热带气象学报》编辑部，广东广州 510640）

插图是科技论文重要的组成部分，具有直观、形象的特点，能直观表达作者的分析研究结果，可以形象地再现作者的创新点［1］。国家新闻出版署2019年发布的学术出版规范——插图（CY1T171-2019）中要求插图应具有自明性、简明性、科学性和艺术性，并且插图应与正文内容有关，应选择能有效传播关键信息的插图形式。图中的线条应清晰，线型选用、线条粗细应规范，色调准确，图形布局合理、大小适当［2］。插图的后期处理在科技期刊编辑的日常工作中是非常重要的一环［3］，同时图件处理是一项繁琐细致的工作。如果图件不能快速修改到位，可能影响整个期刊的出版工作。大气科学类科技论文中，描述大气中风、温、压、湿等要素的变化，气团的运动状态以及局地强对流等天气状况时，插图包含的信息多样并且复杂，需要图件具有直观、精确和科学性，并且由于专业性，有些图片处理需要编辑格外注意。本研究将介绍大气科学常用的数据分析制图软件，以及对大气科学类期刊稿件插图的一些问题进行分析，并提出处理方法，以期提升气象工作者的插图处理能力，同时有助于形成修改规范，减轻期刊编辑工作，提高工作效率。

1 常用的气象绘图软件及国内大气科学类期刊制图要求

随着计算机技术的逐步发展，很多专业的软件被广泛应用于大气科学研究中。大气科学论文数据分析除了一般科技期刊常用的数据分析制图工具Excel、Origin、Matlab外，常用的数据分析制图软件还有：GrADS、NCL、Surfer等。

1）GrADS全称是Grid Data Analysis and Display System，即格点数据分析系统。该系统具有气象数据分析功能强、地图投影坐标丰富、高级编程语言使用容易、图形显示快速、彩色动画功能强等特点，可绘制等值线图、流线图、填色图、地图等多种图形。

2）NCL全称为NCAR Commond Language，是由美国国家大气研究中心（NCAR）开发的一种专注于科学数据分析和可视化的解释性语言。NCL有完整的数据处理环境，从读入数据，处理到最后的输出提供了一站式服务。NCL能绘制各种各样的图，尤其是二维图，常见的图有XY图（曲线，柱状（直方图））、等值线图、矢量箭头图、流线图，以及多种类型的图叠加（等值线叠加到地图、矢量箭头叠加等值线、等值线叠加等值线等等），还可以在图上添加标记、线段、多边形、文字。此外，NCL还可以画一些特殊的图，比如饼图（扇形图）、斜温图、风玫瑰图、泰勒图等。

3）Surfer软件是美国Golden Sofwant公司生产的制作等高线图和三维地形立体图的软件［4］。Surfer具有强大的插值功能和绘制图件的能力，提供了12种数据网格化插值方法，可以绘制基面图、数据点位图、等值线图、地形地貌图以及三维表面图等。

通过对中国科学引文数据库（CSCD）收录的7种大气科学类期刊进行调查发现，所有期刊均要求图件清晰、标注规范美观；同时期刊编辑部都要求作者提供可以编辑的矢量图件，而且编辑部都会对图片进行再次处理，包括横纵坐标字体、字号大小等全本期刊统一使整个版式更科学、清晰、美观。矢量图较位图最大的不同在于可以对图形的单个元素进行移动和变化，使图形符合期刊要求，并将作者文稿中的插图尽可能地保持原状，以便于进行编辑修改［5］。表1是部分大气科学类期刊图件要求，以及编辑部对收到图件基本处理要求。由于大气科学期刊专业性，编辑部还会对不同类型的图件做出不同程度的处理或者要求作者进行更改，这部分内容在本文的后面部分进行详细的探讨。

表1 部分大气科学类期刊图件要求1）

2 插图常见问题及处理方法

气象类稿件插图一般包括从气象网站或者气象观测仪器配备的显示系统上截取的气象资料图或文献中的引用图，以及通过数据分析计算或数值模拟等由气象绘图软件制作出的点线图、填色图等，这两种图片类型不同，处理的手段也不相同。

2.1 截取彩色图片清晰度不够的处理

影响大气现象的因素非常复杂，人类至今还很难在实验室内用人工控制的方法对它们进行完整的实验和研究。只能以大自然为实验室，组织从局地到全球的气象观测网，运用多种观测手段（如气象卫星、气象雷达、飞机等）对大气现象进行长期的连续的观测，特别是定量的观测，以获取资料。随着气象网络的快速发展及气象服务的进一步精细深化，中国气象局及地方气象部门的气象服务产品日益多样化和内容日趋丰富。如中国天气网（http：／／www.weather.com.cn／）提供了包括降水、温度、交通、环境、雷电、气象卫星、天气雷达、气候预测等在内的多种类气象服务产品［6］。许多作者直接从网站上截取所需要的气象资料图，但截取的彩色图片分辨率不够高，不能满足出版要求。有时作者会直接从观测仪器配备的显示系统上截图，这种情况一般会要求作者重新下载数据利用绘图软件重新制作出具分辨率高、清晰明了符合出版规范的图，但是有时候作者无法完成这个要求，这时就需要编辑精心对原图将像素加密等清晰化处理后才能使用。例如我国新一代天气雷达中的CINRAD雷达产品显示系统（PUP），PUP终端显示的产品有1、3 h降水，风暴结构，回波顶以及垂直累积液态水量等，截取的图分辨率只有72 dpi或者96 dpi，只能满足屏幕显示需求，不能达到出版要求（300 dpi）。如图1所示，该文作者利用海口多普勒雷达对2016年4月11日凌晨发生在海南岛北部近海和陆地的大范围雷暴大风过程进行天气学分析，截取的2016年4月11日01：24（北京时，下同）海口多普勒雷达1.5°仰角4个不同时刻的反射率因子和平均径向速度如图1a所示［7］，经过编辑部用Photoshop软件处理，改为符合出版要求的尺寸和分辨率（图1b），图片变得更清晰了。

图1 投稿图（a）和编辑部处理后图片（b）［7］

2.2 图片不符合气象学术规范及处理

大气科学是研究大气的各种现象（包括人类活动对它的影响），这些现象的演变规律，以及如何利用这些规律为人类服务的一门学科。气象工作者通过对大量资料的分析和综合，提炼出量与量之间的定性的或定量的关系，归纳出典型现象的模式特征，如锋面、气旋、大气长波等，在模式的基础上运用已知的物理学和化学的基本原理以及数学工具和计算技术进行理论上的演绎和模拟，导出新的结论。

（1）涉及到大气运动以及区域天气现象等内容，出现的图片横纵坐标经常用经纬度刻度，有经纬度的图无需再叠加距离范围框，同时图片的长宽比要合乎经纬度的距离比，特别是不能随意更改放大缩小图片，要按照长宽比更改。（2）在气候诊断研究和短期气候预测中以及气象要素分析中，广泛使用统计方法，如相关分析、合成分析等。相关分析、合成分析本身并不能导出因果关系，它们都是用有限的样本资料进行计算，为了使计算结果有统计意义，要有统计性检验［8］，如显著性检验等，而且显著性检验的标注不要太复杂，要简化，比如合成了涡度场，用填色表示涡度，那么就可以用黑色打点区域表示通过显著性检验的降水异常，例如图2［9］中的每一个子图都要用（a）、（b）等进行编号，并用简单的字符标明子图之间的区别，同时图题一定要详细，使得不看正文只看图题就能看懂图。

图2 六月降水异常年500 hPa高度场（单位：gpm）（a）和涡度场（单位：10-6 s-1）（b）合成差值图［9］

2.3 图件内容安排不合理及处理

稿件插图中的内容，应该根据文章表意的需要，配合文字表述，合理安排内容［10］。图件内容安排不合理在大气科学类稿件中时有出现。全球大气在不停地运动着，而且是一个整体，一个地区的大气运动受着其他地区大气运动的影响，不同尺度的大气运动又相互作用着，其变化之快、变化范围之广、变化形式之多，是自然界突出的特点。分析不同尺度的大气现象的时候，要注意图片布局的合理性，例如布局大尺度环流图时需要把图形中的信息量密度提高一些。同一副图中同时叠加高度场、风场和涡度场，而不会把这3个量放在3幅不同的图中（如图3［11］）。这样的好处是：不会重复出图，而且便于不同变量之间的相互比较。小尺度局地高分辨率图尽量避免范围选择过大，而且把很多信息叠加在一起，导致图中线条太多，重点要素表述不清，无法完全展示高分辨率精细化的特点。

图3 2014年5月8日08：00、345 K等熵面上位涡（填色，单位：PVU）、风场（单位：m／s）和高度场（实线，单位：100 gpm）的水平分布［11］

图件内容安排不合理另外一种情况是图件内容与作者要展示的区域不匹配。例如，在研究华南局地（110°E—118°E）台风暴雨个例时，选取100°E—170°E作为显示区域，导致研究区域在图上只是很小的一个范围，这样显然是不合理的。

2.4 问题地图及处理

大气科学类的风场、气压场或者降水分布图等一般都会叠加在区域或者全国的地图底图上。地图的正确绘制事关国家安全、国家主权、民族尊严和中华民族的根本利益［12］。编辑在审核涉及到地图的图形时要慎之又慎，本研究总结大气科学类论文审读地图时经常出现以下4个问题：（1）国界线表示不正确。阿克塞钦地区、藏南地区国界容易出现绘制错误，针对错误的地图，编辑可以建议作者从国家测绘地理信息局标准地图服务网站（http：／／bzdt.nasg.gov.cn）获取正确地图底图。（2）出现全国地图时遗漏重要的岛屿。在绘制全国地图时，必须绘制南海诸岛［13］，南海诸岛既可以包含在全国地图中，也可以用附图的形式表示，但是不能省略［12］。漏绘钓鱼岛、赤尾屿也是绘制全国地图时常见的错误［12］，在绘制全国地图时，必须绘出钓鱼岛与赤尾屿，不得遗漏，而且要保证岛点位置准确［12］。（3）地图变形。地图横向或纵向改变会使国土疆域的自然面貌发生扭曲和失真［14］。编辑需检查作者提供的图件是否出现地图形状的改变［15］。（4）气象台站、降雨雷达站等的涉密问题。《公开地图内容表示补充规定（试行）》中第六条明确规定：公开地图不得表示气象台站、降雨雷达站、水文观测站（网）等具体形状及属性，确需表示位置时其位置精度不得高于100 m［16］。

插图能直观地表现事物之间的关系或者事物的运动过程，以及参量变化的过程和结果，在科技论文中，合理地运用插图能达到准确、简明、生动地表达科学内容的要求。气象工作者要根据插图的类型选择合理的插图处理方法。（1）针对图片分辨率以及图注、横纵坐标问题，可以与期刊编辑部编辑加强沟通，努力达到最优化的图片。（2）针对专业画图软件输出的图，要注意图件内容布局合理以及地图规范的问题。