科研星球

你必须了解的科研绘图的数据分类及数据呈现方式

文章中的实验结果一般不会放入原始数据,而通过原始数据进行数理统计或者总结归纳,最后以原始数据图的形式呈现出来。一般来说,科研论文中的原始数据图大体上可以分为三类:数据图、实验图、示意图,这三类数据图在科研论文中的大致比例为4:4:1。将这三类原始数据图按照逻辑,顺序地组织整合到一起,彼此相互佐证,共同说明或者解释同一个现象或者结论,这样的原始数据图集在科研论文中被称为一个Figure,简写成Fig.(一般在句首不要使用简写形式)。作为原始数据的主要载体,Figure直接呈现了文章的叙事逻辑和主要结论。因此Figure不仅承载和包含了论文的原始数据,同时体现数据之间的逻辑关系。有逻辑的、有组织的呈现方式,能够清晰地反映出文章的重点和创新点。


例如,一般的通讯(communication, letter)类文章,其篇幅都比较短,一般控制在4-5页,总字数在4500字左右。这类论文的图片的数量一般控制在3-5张,而把大量的数据都放到SI里。控制图片数量的目的是为了让文章紧凑,重点突出,同时也为了能够让读者快速的了解这个领域的前沿性工作。由于Communication的文章比较紧凑,因此对于Figure的要求也更高,一般每一个Figure由几个甚至几十个原始数据图按照一定的顺序和逻辑组织在一起,形成一个具有自洽逻辑的组合图。一幅及格的Figure首先应该做到的是准确专业。这个既体现在对原始数据的专业的保存和处理,实验结果的清晰展示;一副良好的Figure不仅要求准确专业,同时会考虑数据的组织逻辑和呈现方式,能够清晰地展示原始数据之间的逻辑关系,相互佐证,有力地得出结论。优秀的Figure美学上的“漂亮”,关注色彩的搭配技巧、构图的和谐统一、主次分明,让读者不需要阅读正文内容,甚至不需要阅读图注,仅仅通过浏览Figure也能大致把握文章的主旨。


原始数据图是Figure的基本构成单元,因此接下来我们讲一下如何对原始数据对进行的专业的处理及展示。分别从数据图、实验图和示意图三方面进行详细的阐述。




数据图Graph


将原始数据通过数学分析(包括数理统计、信号处理、峰值分析、曲线拟合)及处理,最终以数据图的形式展示原数据的规律。在转换成数据图之前,首先应该仔细分析相关数据的特点,根据数据特点选择合适的软件(OriginExcelsigmaplot或者Medlap), 最终产生最合适的数据图来直观准确的表达数据信息。例如,表示连续变化的趋势一般选择折线图line graph;表示相关变量之间的对比关系一般用直方图histogram;直观表示研究对象中各组分的占比或者含量关系及相关变化一般用饼状图pie diagram。大家一般认为数据图是最简单的数据呈现方式,用Origin 就可以简单的制作完成,其实不然,用好数据图能够极大的增加文章的格调和档次。比如目前冠状肺炎全球疫情数据,就可以有多种呈现方式,你可以用简单直接的柱状图,也可以用更高级的表达方式,如下面所示:

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大家可以对比来看,哪种呈现方式更高级,且包含的信息量更大。

✅关于数据图应注意以下几点:

1)当数据点不能反映某种趋势的时候,不要用线段将其连接;
2)不能拟合数据的时候,不要用曲线将其连接3)输出格式最好是tif 或者EPS。




实验图Photograph


实验图一般是由相机、显微镜、电镜、医学成像相关仪器以及其他的具有成像功能的科学仪器等拍摄或形成的照片。所有拍摄的照片类图像都是位图(用不同色块的像素来表示的图像,其特点是放大后会变模糊,这部分的知识点会在下一期图片的原理及本质进行介绍),包括样品的照片、实验过程照片、电镜照片、凝胶成像、荧光显微镜图片、凝胶电泳、X光、CT扫描等。


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在处理实验图时常用的软件包括:Photoshop,用来调节图片的对比度和亮度,对图片进行局部色彩的处理以突出某些数据,对图片进行剪裁、拼接,在原图上添加文字、箭头、方框;Image J1 和Imagepro Plus对图片的数据进行分析。


注意:

1)使用相机、显微镜或者电镜等仪器对样品进行拍照时,注意调节仪器的曝光度,太高的曝光会导致一些结构信息的丢失,而且难以通过后期的软件处理对数据进行细节的恢复和处理;

2)在保存原始照片时,注意保存分辨率较高的原始数据;

3)在图片的右下角加标尺;

4)图片中的文字一般采用无衬线的Arial格式;

5)注意图片的伪彩处理,以及对图片整体进行的对比度和亮度的调节,与数据造假的本质区别。





示意图Schematic diagram


示意图能够抽象出主体思想,避免不必要及不重要的的细节,直观形象的表达材料的组成结构、机制机理及实验流程等,这里的示意图包括但不限于器件结构图、材料结构形貌图、科学原理图、制备、组装流程图、信号通路图、实验装置图等。一般来说,对于示意图的绘制,需要作者具有一定的软件使用基础以及美术功底,因此示意图也更加具有个人的风格化。最常用的示意图绘制软件包括Maya,C4D,3DMax,AI,下面的示意图甚至是采用手绘的方式绘制而成。

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