Искусство научной иллюстрации

1. Искусство научной иллюстрации

(1) Попытка формализации личного
опыта
(2) Графика в Microsoft Office Excel

2. Первичная обработка данных – Excel

Основные решаемые задачи:
• Хранение данных;
• Поиск и устранение ошибок;
• Сортировка, группировка;
• Расчеты;
• Визуализация.

3. Необходимость и преимущества использования научной иллюстрации

• Иллюстрации, графика – часто «скелет» или «костяк»
повествования; часто – единственная понятная часть
повествования; часто – единственная «читаемая» часть
повествования.
• Иллюстрация – нетекстуальный носитель информации.
• Иллюстрации – «универсальный» носитель информации.
• Главное преимущество иллюстрации – большая скорость
усвоения информации, при условии, что она представлена
в убедительном виде.

4. Условия использования научной иллюстрации

• Важно: данные, представленные в тексте / таблицах /
рисунках НЕ ДОЛЖНЫ ДУБЛИРОВАТЬ друг друга.
• Очень важно: данные, представленные на рисунках и в
таблицах должны быть понятны без обращения к тексту.
• Почему умение создавать иллюстрации – это искусство?
Потому что простота, наглядность, образность и
понятность – главные требования к хорошим
иллюстрациям (однако свойств «красота» и
«разноцветность» среди этих требований нет).
• При этом стандартность – очень неплохое качество для
научной иллюстрации.

5. Искусство иллюстрации ≈ искусство «свернуть информацию»

• Большие объемы данных, которые невозможно или
нерационально «сворачивать» – в таблицы.
• Если можете свернуть (примерно до 3–15 измерений) – в
рисунки.
• Если можете свернуть до ДВУХ чисел – оставляйте в тексте.

6. Как не надо «утрамбовывать» данные для рисунков

7.

Пример: как желательно «утрамбовывать»
данные для рисунков, не теряя качества
A
7.00
6.50
6.50
6.00
B
с
5.50
к
о
5.00
6.00
4.50
5.50
4.00
1
2
с
3
Кислотность проб снега,
собранных в ельникахпихтарниках зеленомошных (А)
и березняках разнотравнозлаковых (В) на фоне (1), в
буфере (2) и на импакте (3)
возле Среднеуральского
медеплавильного завода в
марте 2008 г.
к
о
5.00
4.50
4.00
1
2
3

8.

Появились подписи и общий заголовок
рН снега
7,00
6,00
5,00
4,00
3,00
Ряд1
2,00
1,00
0,00
с
к
о
с
к
о
с
к
о
с
к
о
с
к
о
с
к
о
fon fon fon buf buf buf imp imp imp fon fon fon buf buf buf imp imp imp
ельник-пихтарник
березняк

9.

рН снега
7,00
6,00
5,00
4,00
3,00
Ряд1
2,00
1,00
0,00
с
к
о
с
к
о
с
к
о
с
к
о
с
к
о
с
к
о
fon fon fon buf buf buf imp imp imp fon fon fon buf buf buf imp imp imp
ельник-пихтарник
березняк
«Другой» фон положения не исправляет

10.

Изменился масштаб оси ординат, вид стал чуть более
«академичным»
6,5
6,0
5,5
5,0
4,5
4,0
с
к
о
fon
с
к
buf
о
с
к
imp
ельник-пихтарник
о
с
к
fon
о
с
к
о
buf
березняк
с
к
imp
о

11.

Появилась подпись оси ординат, характеристики
изменчивости (какие?) оценок и дифференцированная
окраска вариантов
рН снеговой воды
6.5
6.1
5.7
5.3
4.9
4.5
с к о с к о с к о с к о с к о с к о
fon
buf
imp
ельник-пихтарник
fon
buf
березняк
imp

12.

рН снеговой воды
Кислотность снеговой воды в разных биотопах и микробиотопах
6.5
ствол
6.1
крона
окно
5.7
среднее ± ошибка
n=15
5.3
4.9
4.5
с к о с к о с к о с к о с к о с к о
fon
buf
imp
ельник-пихтарник
fon
buf
березняк
imp

13.

Box Plot (2008_снег_фит_поле2.sta 22v*90c)
Mean; Box: Mean-SE, Mean+SE; Whisker: Mean-.95 Conf. Interval, Mean+.95 Conf. Interval
5.6
5.5
«Рабочие» диаграммы из
STATISICA. Обработка
приличная, но подача
неудовлетворительна.
5.4
5.3
5.2
5.1
5.0
4.9
4.8
4.7
4.6
1
2
3
pH1
pH2
pH3
Var2
Box Plot (2008_снег_фит_поле2.sta 22v*90c)
Mean; Box: Mean-SE, Mean+SE; Whisker: Mean-.95 Conf. Interval, Mean+.95 Conf. Interval
6.6
6.4
6.2
6.0
5.8
5.6
5.4
5.2
5.0
4.8
4.6
1
2
Var2
3
pH1
pH2
pH3

14.

Кислотность снеговой воды
pH
Ельники-пихтарники
6.8
6.4
n=15
6.4
6.0
6.0
5.6
5.6
5.2
5.2
4.8
4.8
4.4
4.4
4.0
фоновая
Березняки
6.8
буферная
импактная
max
75% Q
медиана
25% Q
min
выброс
4.0
фоновая
буферная
ствол
крона
окно
импактная

15.

А
Б
рН
6.8
6.8
6.4
6.4
6.0
6.0
5.6
5.6
5.2
5.2
4.8
4.8
4.4
4.4
4.0
4.0
fon
buf
imp
fon
buf
imp
Зона нагрузки
Рис.1. Параметры загрязненности снежного покрова в ельниках-пихтарниках (А) и березняках (Б) в
фоновой (fon), буферной (buf) и импактной (imp) зонах нагрузки.
В каждой зоне слева направо: приствольный участок, середина проекции кроны, окно в пологе.
Залитый квадрат – медиана, прямоугольник – верхний и нижний квартили, вертикальные линии –
размах без учета выбросов, точки – выбросы (отстоят от квартилей более, чем на величину
межквартильного размаха). Учетная единица – проба (n=15).

16. Структура данных и тип диаграммы. 1. Фактор варьирует качественно; данные – непрерывный ряд измерений

• «Гистограмма»
• «График»
• «Линейчатая»

17. Пример неоптимально спланированной гистограммы

18. Пример удачного использования столбчатой диаграммы

19. Структура данных и тип диаграммы. 2. Фактор варьирует качественно; данные – доли (проценты)

• «Нормированная
гистограмма с накоплением»
• «Нормированный
график с накоплением»
• «Нормированная
линейчатая с накоплением»
• «Круговая»

20. Структура данных и тип диаграммы. 3. Фактор варьирует непрерывно; данные – также непрерывны

• «Точечная» (X-Y-зависимости)
Рис. ?. Длина корней Abies sibirica в разных
горизонтах почвы возле Среднеуральского
медеплавильного завода (1999 г.)

21. Содержание: диаграмма – это «утрамбованные» данные

Количество
вариаций
окраски

22. Содержание: диаграмма – это «утрамбованные» данные

Количество вариаций окраски
8
6
4
2
Самки Самцы
Медиана
Квартили
Размах
Рис. ?. Половая специфика
разнообразия вариантов окраски
надкрылий Trichius fasciatus
(W(парный критерий
Вилкоксона)=3,41; n=15; P=0.001)

23. Содержание: при любых усреднениях информация об изменчивости ОБЯЗАТЕЛЬНА!

(2)
(1)
Марьянович А., Князькин И.
Новая эрратология или как
получит ученую степень //
Спб.: Изд-во ДАЕН, 2005.
352 с.
Какую меру изменчивости избрать?
Лучше всего: доверительный интервал;
Второе место: среднеквадратическое или
стандартное (SD) отклонение или
междецильный (10–90 %) или 5–95перцентильный интервал или абсолютный
размах;
Третье место: ошибка среднего
арифметического (SE) или межквартильный
размах.

24. Большая изменчивость – ненадежные оценки

25. Содержание: не надо конвертировать непрерывно изменяющиеся величины в качественные

• Пример про «км» и «зоны»
• Пример про минуты и интервалы

26. Композиция: выбираем объем представляемых данных

Марьянович А., Князькин И.
Новая эрратология или как
получит ученую степень //
Спб.: Изд-во ДАЕН, 2005.
352 с.
Композиция: выбираем объем
представляемых данных

27. Композиция: выбираем объем представляемых данных

Марьянович А., Князькин И.
Новая эрратология или как
получит ученую степень //
Спб.: Изд-во ДАЕН, 2005.
352 с.
Композиция: выбираем объем
представляемых данных

28. Композиция: выбираем объем представляемых данных

Марьянович А., Князькин И.
Новая эрратология или как
получит ученую степень //
Спб.: Изд-во ДАЕН, 2005.
352 с.
Композиция: выбираем объем
представляемых данных
Приемлемо

29. Композиция: выбираем интервал шкал осей

Рис. ?. Обобщенная техногенная динамика богатства подтипов эктомикориз у
разных видов растений в разном возрасте.
Зоны техногенной нагрузки: Fon – фоновая (n=10), Buf – буферная (n=17), Imp
– импактная (n=10). Вертикальные линии – ошибка средней арифметической.

30. Композиция: выбираем интервал шкал осей

Рис. ?. Обобщенная техногенная динамика толщина грибных чехлов в
эктомикоризах разных видов растений в разном возрасте. Зоны техногенной
нагрузки: Fon – фоновая (n=10), Buf – буферная (n=17), Imp – импактная
(n=10). Вертикальные линии – ошибка средней арифметической.

31. Композиция: использование разрыва шкал

32. Оформление: не надо злоупотреблять трехмерностью: необоснованное использование

33. Оформление: не надо злоупотреблять трехмерностью: обоснованное использование: длина корня при определении токсичности подстилки

Рис. ?. Частотное распределение длины корня (учетная единица – проросток,
верхняя граница интервала) при выращивании растений в суспензии лесной
подстилки из фоновой (fon), буферной (buf) и импактной (imp) зон. Отношение
субстрата к воде равно: 1:10 (1), 1:50 (2).

34. Оформление: убираем лишние линии, числа, цвета и подписи; добавляем нужные элементы

Толщина_подстилки
7,0000
6,0000
5,0000
4,0000
Толщина_подстилки
3,0000
2,0000
1,0000
0,0000
0
10
20
30
40

35. Оформление: структура легенды и подписи

36. Хороший тип диаграммы: диаграмма размаха или «ящики с усами»

80
(а)
(б)
2,2
Индекс Шеннона
60
Доля, %
1,8
В EXCEL реализован очень плохо, с моей
точки зрения!
1,4
40
20
1
ВГПБЗ
Ф
(6)
(2+3)
Б
(2+4)
И
(1+3)
0
ВГПБЗ
Ф
(6)
(2+3)
Б
(2+4)
И
(1+3)
Рис. ?. Разнообразие (а) наборов эктомикориз и доля микориз с
псевдопаренхиматическими чехлами (б) у Picea obovata и Pinus sylvestris в
заповедных (ВГПБЗ), фоновых (Ф), буферных (Б) и импактных (И)
местообитаниях четырех импактных регионов. Квадрат – медиана,
прямоугольник – 25—75-перцентильный размах, вертикальные линии – 5—95перцентильный размах. Цифры в скобках – объем наблюдений.

37. Внимание: необходима большая аккуратность при расчете «R2» в EXCEL

Высота над уровнем моря
Внимание: необходима большая
аккуратность при расчете «R2» в EXCEL
R² = 0,205
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
i
i
i
i
i
b
b
b
Пробные площади
f
f
f

38. Средство управления графикой в Microsoft Office 2007–2010

• Специальные вкладки
• Шаблоны
• Файлы с примерами