Origin科技绘图与数据分析

《Origin科技绘图与数据分析》以Origin 2023中文版为软件平台，结合编者多年的数据分析经验，通过大量应用实例详细介绍Origin在科研数据处理与数据作图中的使用方法与技巧。全书共13章：第1～6章主要讲解Origin的基础知识与科技绘图，包括Origin的操作界面、窗口类型、绘图基本设置、数据操作管理、二维及三维图的绘制、统计图形绘制等；第7～13章结合Origin数据处理与统计分析功能，分别讲解线性拟合、非线性拟合、数据操作与分析、基础统计分析、参数与非参数检验、数字信号处理等知识，最后介绍如何在Origin中进行版面设计与输出操作。通过阅读本书，可以帮助读者快速掌握Origin的应用，从而更好地处理和分析科研数据。

本书注重基础，内容翔实，突出示例讲解，既可以作为从事数据分析处理的科研工程技术人员的自学用书，也可以作为高等学校相关专业的本科生、研究生的教学用书。

丁金滨，毕业于北京航空航天大学，现就职于中国科学院，从事科研工作近二十年，熟练掌握各种工程应用与数据分析软件，曾获得国家专利奖、北京市专利奖、中科院成果转化奖。

前 言

Origin为OriginLab公司出品的较流行的专业函数绘图软件，是专为不同科研领域的科学工作者进行绘图和数据分析而设计的。为此，Origin提供了大量的数据分析和绘图工具，可以满足用户对数据分析、函数拟合、科技作图等的需求。

本书中“Origin”指代Origin和OriginPro两款应用软件。而OriginPro在提供Origin的所有功能之余，在峰值拟合、曲线拟合、数据操作、统计分析、信号处理和图像处理等方面也增加了扩展分析工具。

Origin 2023版是当前OriginLab公司推出的最新版本，较以前的版本在性能方面有了很大的改善，本书以该版本为基础，结合示例进行讲解。Origin的突出优点在于科学绘图与数据分析，因此本书重点在这两个方面展开讲解。根据内容安排，全书共分为13章，各章安排如下：

第1章　Origin与科技绘图 第2章　数据操作管理

第3章　基础二维图形绘制 第4章　高级二维图形绘制

第5章　三维图形绘制 第6章　统计图形绘制

第7章　线性拟合 第8章　非线性拟合

第9章　数据操作与分析 第10章　基础统计分析

第11章　参数与非参数检验 第12章　数字信号处理

第13章　版面设计与输出

为便于读者学习，编者在讲解数据处理与统计分析时，会对基础知识进行简要的介绍，当遇到不理解的专业知识时，请查阅统计分析方面的专业书籍。

本书在编写过程中参考了软件的系列帮助文档，数据部分采用了自带数据。学习过程中如果需要本书的原始数据，请关注“算法仿真”公众号，并发送关键词“TupOrigin”获取数据下载链接。在“算法仿真”公众号中还会不定期提供综合应用示例，帮助读者进一步提高作图

水平。

本书结构合理、叙述详细、实例丰富，既适合广大科研工作者、工程师和在校学生等不同层次的读者自学使用，也可以作为高等学校相关专业的教材。

Origin本身是一个庞大的资源库与知识库，本书所讲难窥其全貌，虽然在编写过程中力求叙述准确、完善，但由于水平有限，疏漏之处在所难免，希望读者和同仁能够及时指出，共同促进本书质量的提高。

本书提供配套资源文件，用微信扫描下面的二维码即可获取：

如果下载有问题，请用电子邮件联系[email protected]，邮件主题为“Origin科技绘图与数据分析”。

读者如果在学习过程中遇到了与本书有关的疑难问题，还可以通过“算法仿真”公众号获取帮助。

本书在编写过程中获得到了广州原点软件有限公司（美国OriginLab Corporation中国分公司）的大力支持，他们为本书的最终面世提供了技术支持，在此表示感谢。

编 者

2023年1月

目 录

第1章 Origin与科技绘图1

1.1 Origin功能应用1

1.1.1 数据处理基本步骤2

1.1.2 图形3

1.1.3 曲线拟合4

1.1.4 数据操作与分析5

1.1.5 统计分析5

1.2 Origin操作界面6

1.2.1 菜单栏7

1.2.2 工具栏7

1.2.3 工作区（子窗口）9

1.2.4 项目管理器10

1.2.5 对象管理器11

1.2.6 Apps（应用）12

1.2.7 状态栏12

1.3 子窗口类型12

1.3.1 工作簿窗口12

1.3.2 图形窗口13

1.3.3 矩阵簿窗口15

1.3.4 布局窗口16

1.3.5 记事本窗口17

1.4 绘图基本设置17

1.4.1 图形窗口基本元素17

1.4.2 图层设置18

1.4.3 坐标轴设置21

1.4.4 绘图属性22

1.4.5 图例设置22

1.5 本章小结23

第2章 数据操作管理24

2.1 工作簿与工作表24

2.1.1 工作簿的操作25

2.1.2 工作簿管理27

2.1.3 工作表的操作28

2.2 矩阵簿与矩阵表31

2.2.1 矩阵簿和矩阵表的操作31

2.2.2 矩阵簿管理32

2.2.3 矩阵窗口设置33

2.2.4 矩阵表的操作34

2.3 数据变换与填充35

2.3.1 数据变换35

2.3.2 自动数据填充37

2.3.3 工作表与矩阵表的转换38

2.3.4 数据的查找与替换39

2.4 数据导入40

2.4.1 工具导入（ASCII格式）40

2.4.2 导入向导（导入ASCII

文件）41

2.4.3 其他导入方式46

2.5 本章小结47

第3章 基础二维图形绘制48

3.1 绘制线图48

3.1.1 折线图49

3.1.2 水平阶梯图51

3.1.3 垂直阶梯图51

3.1.4 样条图52

3.1.5 样条连接图52

3.1.6 Y偏移堆积线图54

3.1.7 颜色映射线条序列54

3.2 绘制符号图55

3.2.1 散点图55

3.2.2 中轴散点图57

3.2.3 Y误差图57

3.2.4 XY误差图59

3.2.5 垂线图60

3.2.6 气泡图60

3.2.7 颜色映射图61

3.2.8 气泡+颜色映射图62

3.3 绘制点线符号图64

3.3.1 点线图64

3.3.2 线条序列图66

3.3.3 2点线段图67

3.3.4 3点线段图68

3.3.5 散点图+参照线68

3.3.6 点密度图70

3.4 绘制条形图71

3.4.1 柱状图71

3.4.2 带标签的柱状图73

3.4.3 条形图73

3.4.4 堆积柱状图74

3.4.5 堆积条形图74

3.4.6 浮动柱状图75

3.4.7 浮动条形图76

3.5 绘制饼图76

3.5.1 3D彩色饼图77

3.5.2 不同厚度的3D彩色饼图77

3.5.3 2D彩色饼图78

3.5.4 复合条饼图79

3.5.5 复合饼图79

3.5.6 环形图80

3.5.7 复合环饼图81

3.5.8 同心圆弧图83

3.5.9 多半径饼图85

3.5.10 多半径环形图86

3.6 本章小结88

第4章 高级二维图形绘制89

4.1 绘制面积图89

4.1.1 面积图90

4.1.2 堆积面积图90

4.1.3 填充面积图91

4.1.4 百分比堆积面积图91

4.1.5 双色填充图92

4.1.6 子弹图92

4.1.7 归一化子弹图93

4.1.8 风筝图94

4.1.9 螺旋条形图94

4.2 绘制多面板/多轴图97

4.2.1 双Y轴图97

4.2.2 3Y轴Y-YY图98

4.2.3 3Y轴Y-Y-Y图98

4.2.4 4Y轴Y-YYY图99

4.2.5 4Y轴YY-YY图99

4.2.6 多Y轴图100

4.2.7 瀑布图101

4.2.8 Y数据颜色映射的瀑布图102

4.2.9 Z数据颜色映射的瀑布图102

4.2.10 上下对开图102

4.2.11 左右对开图103

4.2.12 4窗格103

4.2.13 9窗格104

4.2.14 堆积图105

4.2.15 缩放图106

4.3 绘制专业图107

4.3.1 极坐标图108

4.3.2 风玫瑰图111

4.3.3 三元图113

4.3.4 史密斯图115

4.3.5 雷达图117

4.3.6 XYAM矢量图118

4.3.7 XYXY矢量图120

4.4 绘制分组图120

4.4.1 冲积图121

4.4.2 弦图122

4.4.3 比例弦图124

4.4.4 圆形嵌套图125

4.4.5 旭日图126

4.4.6 网络图128

4.4.7 平行索引图130

4.4.8 平行坐标图131

4.4.9 平行集图132

4.4.10 带状图/百分比带状图133

4.4.11 桑基图134

4.5 利用函数绘图135

4.5.1 2D函数绘图135

4.5.2 创建函数数据142

4.5.3 2D参数函数绘图143

4.6 主题绘图基础145

4.6.1 创建和应用主题绘图146

4.6.2 主题管理器和系统主题148

4.7 本章小结149

第5章 三维图形绘制150

5.1 矩阵数据窗口151

5.1.1 创建矩阵簿151

5.1.2 行列数/标签设置151

5.1.3 属性设置152

5.1.4 设置值152

5.1.5 矩阵基本操作153

5.2 三维数据转换156

5.2.1 导入数据到工作表156

5.2.2 将工作表中的数据转换为矩阵158

5.2.3 XYZ网格化159

5.2.4 XYZ对数网格化159

5.3 构造矩阵三维作图160

5.3.1 从矩阵窗口创建三维图形161

5.3.2 通过数据转换建立三维图形163

5.3.3 三维图形设置164

5.3.4 三维图形旋转167

5.4 内置三维图类型167

5.4.1 三维曲面图168

5.4.2 三维XYY图181

5.4.3 三维符号、条状、矢量图183

5.4.4 等高线图184

5.5 函数绘图186

5.5.1 3D函数绘图186

5.5.2 3D参数函数绘图188

5.6 本章小结191

第6章 统计图形绘制192

6.1 统计图形192

6.2 直方图类图形193

6.2.1 直方图193

6.2.2 直方+概率图194

6.2.3 多面板直方图195

6.2.4 分布直方图196

6.2.5 直方图+轴须196

6.2.6 分布图+轴须196

6.2.7 带标签的直方图197

6.3 箱线图197

6.3.1 单列数据箱线图197

6.3.2 多列数据箱线图198

6.4 质量控制（均值极差）图201

6.5 矩阵散点图202

6.6 概率类图形204

6.6.1 帕累托图204

6.6.2 概率图206

6.6.3 Q-Q图（分位数－分位数图）207

6.7 高级统计图形207

6.7.1 人口金字塔图207

6.7.2 脊线图210

6.7.3 组边际图212

6.8 本章小结212

第7章 线性拟合213

7.1 分析报表213

7.1.1 报表信息构成214

7.1.2 报表基本操作215

7.1.3 分析报表的输出216

7.2 线性拟合216

7.2.1 线性拟合217

7.2.2 拟合参数设置218

7.2.3 快速线性拟合222

7.2.4 屏蔽数据的线性拟合224

7.2.5 带误差棒的线性拟合226

7.2.6 多元线性回归227

7.3 本章小结228

第8章 非线性拟合229

8.1 非线性拟合230

8.1.1 多项式拟合230

8.1.2 指数拟合231

8.1.3 非线性曲线拟合233

8.1.4 非线性曲面拟合239

8.1.5 非线性隐函数曲线拟合241

8.2 非线性拟合模拟242

8.2.1 拟合曲线模拟243

8.2.2 拟合曲面模拟244

8.3 自定义拟合函数与比较245

8.3.1 拟合函数管理器245

8.3.2 自定义函数246

8.3.3 用自定义函数拟合247

8.3.4 拟合模型比较249

8.3.5 拟合结果分析251

8.4 拟合应用254

8.4.1 自定义函数拟合254

8.4.2 指数函数线性回归258

8.5 本章小结260

第9章 数据操作与分析261

9.1 插值与外推261

9.1.1 从X插值/外推Y262

9.1.2 轨线插值264

9.1.3 插值/外推265

9.1.4 3D插值265

9.1.5 从XY插值Z266

9.1.6 XYZ轨线插值267

9.2 数学运算268

9.2.1 简单曲线运算268

9.2.2 垂直和水平移动269

9.2.3 平均多条曲线269

9.2.4 减去参考数据与减去直线270

9.3 微分和积分运算271

9.3.1 曲线微分271

9.3.2 曲线积分272

9.4 数据排序及曲线归一化273

9.4.1 数据排序273

9.4.2 曲线归一化274

9.5 本章小结274

第10章 基础统计分析275

10.1 描述统计275

10.1.1 列统计276

10.1.2 行统计276

10.1.3 相关系数统计277

10.1.4 频数分布统计278

10.1.5 离散频数统计279

10.1.6 正态性检验280

10.1.7 二维频数分布统计280

10.2 方差分析281

10.2.1 单因素方差分析281

10.2.2 单因素重复测量方差分析284

10.2.3 双因素方差分析285

10.2.4 双因素重复测量方差分析287

10.2.5 三因素方差分析288

10.3 本章小结288

第11章 参数与非参数检验289

11.1 参数检验290

11.1.1 单样本t检验290

11.1.2 双样本t检验291

11.1.3 配对样本t检验292

11.1.4 单样本比率检验293

11.1.5 双样本比率检验293

11.1.6 单样本方差检验294

11.1.7 双样本方差检验295

11.1.8 行双样本t检验296

11.2 非参数检验297

11.2.1 样本Wilcoxon符号秩检验297

11.2.2 配对样本Wilcoxon符号秩检验298

11.2.3 配对样本符号检验298

11.2.4 Friedman方差分析299

11.2.5 Mann-Whitney检验300

11.2.6 Kruskal-Wallis方差分析301

11.2.7 双样本Kolmogorov-Smirnox检验301

11.2.8 Mood中位数检验302

11.3 本章小结303

第12章 数字信号处理304

12.1 信号处理概述304

12.1.1 数字信号与信号处理305

12.1.2 Origin与信号处理305

12.2 数据平滑和滤波306

12.2.1 平滑306

12.2.2 FFT滤波308

12.2.3 IIR滤波310

12.3 傅里叶变换311

12.3.1 快速傅里叶变换（FFT）311

12.3.2 反向快速傅里叶变换

（IFFT）313

12.3.3 短时傅里叶变换

（STFT）314

12.3.4 希尔伯特变换315

12.3.5 包络315

12.4 小波变换316

12.4.1 连续小波变换317

12.4.2 分解318

12.4.3 重建319

12.4.4 多尺度离散小波变换320

12.4.5 降噪321

12.4.6 平滑322

12.5 本章小结323

第13章 版面设计与输出324

13.1 布局窗口的使用324

13.1.1 向布局窗口添加图形、

工作表等325

13.1.2 布局窗口对象的编辑327

13.1.3 排列布局窗口中的对象328

13.2 图形输出330

13.2.1 通过剪贴板输出330

13.2.2 图形输出基础331

13.2.3 图形格式选择332

13.3 打印输出333

13.3.1 元素显示控制333

13.3.2 打印页面设置和预览334

13.3.3 打印对话框设置334

13.3.4 论文出版图形输出技巧335

13.4 对象嵌入共享335

13.4.1 共享Origin图形概述336

13.4.2 嵌入图形到其他软件336

13.4.3 在其他软件中创建图形链接338

13.5 本章小结339

参考文献340