规划问道
在图形绘制与数据可视化方面，相比常用编程语言(如Python、Matlab)，LaTeX具有一定的优势：
① 在大量科技论文的插图中，LaTeX插入公式非常方便；
② LaTeX在绘图方面比常用编程语言更加灵活，例如绘图样式和图例均可手动调整；
③ LaTeX具有大量的图形绘制与数据可视化的工具包(例如tikz)，这一点类似于Python(Python具有良好的开发社区，matplotlib、pyplot等工具包在可视化方面表现不俗)。
overleaf是一款在线的LaTeX编辑系统，一直以来，被广大科研工作者誉为科研神器。当然，overleaf并非浪得虚名，其在设计上神奇的地方在于：
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免安装，免配置。简单来说就是，你什么都不需要安装，只要打开浏览器，输入overleaf.com，在该网址的网页界面注册账号就可以使用LaTeX了。
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包容万象，如你所需，应有尽有。只要输入usepackage{}就可以调用工具包。
仅此两点，overleaf已经可以让绝大多数LaTeX用户啧啧称赞了。overleaf能让绝大多数LaTeX用户不再为本地安装LaTeX及其工具包的各种报错而抓狂。除此之外，overleaf还有一个非常显著的特点，它支持文档的多人协同编辑，通过添加合作者便可参与编辑。
– 创建文档，例如，创建绘图文档则可选用工具包tikz格式下的标准文档类型。
documentclass[tikz, border = 0.1cm]{standalone}
– 调用工具包，例如，绘制图形的tikz、tikz-3dplot工具包、数学公式工具包amsmath。
usepackage{tikz, tikz-3dplot}
usepackage{amsmath, amsthm, amssymb}
usepackage{xcolor}
– 编写文档正文
begin{document} % 开始文档
文档内容 % 编辑文档
end{document} % 结束文档
上述三个步骤为LaTeX绘图甚至编辑文档的基本格式，在上述命令的基础上，将源文件设置为.tex格式即可开始编写文档。如下图所示，在左侧的main.tex键入上述几行基本命令，并填入文档内容为“Hello world!”，点击编译按钮，即可得到右侧带有“Hello world!”的PDF文档。
实际上，LaTeX在绘图方面的表现得益于tikz工具包的开发，tikz是LaTeX原生支持的工具包，可以绘制各类科技论文中的插图，这其中包括二维图、三维图、流程图、示意图。
当然，一直以来，LaTeX绘图的缺点也很明显：难度较高，入门需要花费一定的时间。为了让更多人接触和使用LaTeX进行科技绘图，以下将选取几个绘图实例进行详细讲解。
一般而言，时间序列是在不同时间上收集的数据，主要用于描述某观测变量随时间的动态变化过程。在时空数据中，大量连续时间观测数据均可归为时间序列，其中一部分数据属于多元时间序列，也存在相当一部分数据属于多维时间序列。在城市道路上，某条路段每间隔一定时间（如10分钟）获取的平均车速数据（抑或是车流量）是一种比较常见的时间序列。
使用LaTeX绘制时间序列可按如下步骤进行操作：
（一）在overleaf中创建一个项目
如下图所示，可选择空白项目，然后调用所需的工具包。
（三）指定图例
选择横纵坐标，并对坐标轴进行定义，如下图所示。
（四）输出图形
如下图所示，打开main.tex文件并点击recompile就可以生成绘图的pdf文件。
LaTeX在绘制技术框架方面也具有突出的优势，以时空交通数据修复技术为例，我们仅需要短短几步便可得到一份漂亮的可视化效果。具体而言：
（一）在overleaf中创建一个项目
（二）读入并插入所需的底图文件
例如下图红框标示出来的curve1.pdf和curve2.pdf，将两个文件的位置稍作调整即可。
（三）设计三维张量
这一步稍微繁琐一点，首先需要根据所设置的顶点坐标，创建立方体结构，如下图所示，然后再考虑在draw{}函数中设置三维张量的图形透明度。
（四）对各部分图形进行组合
如下图所示，各部分图形需要采用箭头进行逻辑连接，与此同时，仍需要细心调整各图形的坐标，从而使得图形在视觉上具有连贯性。
尽管当下有很多支持绘制贝叶斯网络的软件，但单就支持数学公式而言，LaTeX无外乎是绝佳的选择。用LaTeX绘制贝叶斯网络时，需要将图形与数学公式进行组合，目前，工具包bayesnet支持绘制各类贝叶斯网络，调用tikz和bayesnet后，基本的图形命令为三种：
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node：绘制节点，可标记贝叶斯网络中的变量；
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path：绘制箭头，可标记贝叶斯网络中的变量间概率依赖关系；
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plate：绘制平面，可标记变量的数目。
用LaTeX绘制下图所示的示意图时，需要将图形与数学公式进行组合，调用tikz后，基本的图形命令只有两个：
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draw：绘制图形，例如图中的矩形、公式节点；
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filldraw：绘制带填充的图形，例如图中红色和绿色的矩形。
LaTeX在图形绘制和数据可视化方面具有得天独厚的优势，本文通过实例解析，希望更多人学会并使用LaTeX进行绘图。当然，笔者深信，当你真正开始一项LaTeX绘图项目时，一定会被它强大的绘图功能所吸引。
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原文始发于微信公众号（城市数据派）：如何在论文中画出漂亮的插图？用它！丨城市数据派
