SciDAVis 教學 1：XY 散佈圖基本使用方法

作者：王一哲
日期：2019/12/4




SciDAVis 的全名為 Scientific Data Analysis and Visualization，照字面的意思可以翻譯為科學資料分析與視覺化工具，用來分析數據、作圖，而且它是一套自由軟體最新的版本為1.25，下載頁面在此（前往下載） 。類似的商業軟體為 Origin 和 SigmaPlot，但是這兩套軟體的售價不便宜，都在萬元以上。雖然用 MicroSoft Excel 和 LibreOffice Calc 也能做到類似的效果，但是 SciDAVis 處理大量數據的效果更好，即使操作界面是沒有中文化，對高中生而言應該還在可接受的範圍內。

SciDAVis

安裝軟體

如果作業系統為 Windows，請選用 scidavis.1.25-win-dist.msi，下載後使用系統管理員身份執行安裝檔，接著不斷地按下一步就完成了。如果作業系統為 Linux，請選用 scidavis-1.25.tar.gz，下載後解壓縮，再依照資料夾中的檔案 "README.installer" 的指示編輯檔案及安裝。安裝完成後執行程式，畫面如下。

SciDAVis 畫面截圖

斜直線方程式的 XY 散佈圖

從 CSV 檔匯入資料

可以在 SciDAVis 的儲存格中手動輸入以下的數據，或是先將以下的資料複製、貼上到文字編輯器中，將檔案儲存為data.csv，文字編碼應該用 ASCII 或 UTF-8 皆可。

index,x,errx,y,erry
0,1.0,0.1,4.9,0.5
1,2.0,0.1,6.9,0.5
2,3.0,0.1,9.0,0.5
3,4.0,0.1,11.1,0.6
4,5.0,0.1,13.2,0.6
5,6.0,0.2,15.2,0.8
6,7.0,0.2,16.9,0.8
7,8.0,0.2,18.9,0.8
8,9.0,0.2,20.9,0.8
9,10.0,0.2,22.8,0.8

由選單：File ⇒ Import ASCII 或 Ctrl + K，開啟匯入檔案視窗。

匯入檔案選單

由於資料是以逗號分隔，在匯入檔案視窗中，要記得將 Separator 選項改成逗號。另外也可以選擇要將資料匯入哪一個表格，可以蓋掉現有表格的資料，也可以另外增表格。

匯入檔案視窗

匯入資料檔後的表格

設定欄位資料格式

接著在要修改的欄位上按滑鼠左鍵，在畫面右側也可以更改欄位的描述及資料格式。

更改欄位的描述

更改欄位的資料格式

在要修改的欄位上按滑鼠右鍵，選擇 Set Column(s) As 即可修改欄位的資料用途，分別將欄位index設為X、欄位x設為X、欄位errx設為X Error、欄位y設為Y、欄位erry設為Y Error。

設定欄位的資料用途

繪製帶有誤差槓的XY散佈圖

插入XY散佈圖

先選取欄位x、y之後，再從選單選取 Plot ⇒ Scatter，或是在欄位上按滑鼠右鍵，從快速選單中選取 Plot ⇒ Scatter。

從選單插入XY散佈圖

從快速選單插入XY散佈圖

預設格式的XY散佈圖

修改圖片格式

如果想要修改資料點格式，可以在圖片的資料點上連點滑鼠左鍵兩下，勾選 Fill Color 會在點中填滿指定的顏色，Edge Color 是點的邊緣線條顏色。

修改資料點格式

點選 Plot Associations，可以修改資料點x軸、y軸數值對應的欄位。

修改資料點對應的欄

如果想要修改座標軸及標籤的格式，可以在圖片的座標軸上連點滑鼠左鍵兩下，點選 Axis 分頁，在 Title 欄位中可以修改標籤內容，支援HTML語法；點選 Axis Font 可以修改座標軸數字的字型及大小。

修改座標軸性質

修改座標軸數字的字型

修改格式後的XY散佈圖

插入誤差槓

點選圖片後從選單選取 Graph ⇒ Add Error Bars 或按快速鍵 Ctrl + B。

插入誤差槓

勾選 Existing column，從資料表中選取不準量的來源，在視窗的下方勾選 X Error Bars 或 Y Error Bars，最後點選右上方的 Add。

插入誤差槓的XY散佈圖

插入趨勢線

點選圖片後從選單選取 Analysis ⇒ Quick Fit ⇒ Fit Linear。

選單插入趨勢線

擬合的結果如下，看起來只有考慮y軸不準量。

$a = 1.9979669965615 \pm 0.0715310360117212$
$b = 2.99177166800124 \pm 0.371842523931618$
$R^2 = 0.999509982857237$

擬合結果

如果要再開啟輸出結果的視窗，可以從選單選取 View ⇒ Results Log。

開啟輸出結果視窗

匯出成圖檔

點選圖片後從選單選取 File ⇒ Export Graph ⇒ Current 或按快速鍵 Alt + G。

匯出圖檔選單

決定存檔路徑、檔名及圖片格式，最後按存檔。經過測試後發現，存成png檔大約400KB，存成jpg檔大約35KB，但是在電腦螢幕上看起來效果差不多。

匯出圖檔視窗

匯出的XY散佈圖

練習題

請將以下的數據輸入至 SciDAVis，繪製帶有誤差槓的 XY 散佈圖，並做線性擬合，找出最接近直線的斜率和截距，理論上擬合的結果約為

$$slope = -3.05 \pm 0.06$$
$$intercept = 5.09 \pm 0.25$$
$$R^2 = 0.9995$$

index,x,errx,y,erry
0,2,0.2,-1.02,0.2
1,4,0.3,-7.13,0.5
2,6,0.1,-12.87,1.0
3,8,0.2,-19.36,1.8
4,10,0.3,-25.43,2.1
5,12,0.1,-29.87,2.0
6,14,0.3,-37.98,2.2
7,16,0.2,-43.17,1.9
8,18,0.3,-50.66,1.8
9,20,0.1,-56.45,2.1

練習題線性擬合結果

參考資料

1. SciDAVis 官方網站。2019年12月4日，取自 http://scidavis.sourceforge.net/
2. 賈至達(2017)。SciDAVis數據繪圖軟體簡介，取自 http://typt.phy.ntnu.edu.tw/images/Documentation/SciDAVis_intro_NTNU_Professor_Chia.pdf

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HackMD 版本連結：https://hackmd.io/@yizhewang/r1dFK0NTH