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@ -1,6 +1,6 @@
\chapter{Graphical Representation of Scientific Data} \chapter{Graphical Representation of Scientific Data}
We may count the ability of adequatly presenting scientific data to We may count the ability of adequately presenting scientific data to
the core competences needed to do science. We need to present data in the core competences needed to do science. We need to present data in
a meaningful way that fosters understanding of the data and the a meaningful way that fosters understanding of the data and the
results. results.
@ -47,42 +47,41 @@ didactiv purposes and sometimes for presentations.
\section{Things that should be avoided.} \section{Things that should be avoided.}
Bei der Darstellung wissenschaftlicher Daten sollte drauf geachtet When plotting scientific data we should take great care to avoid
werden suggestive oder fehlleitende Darstellungen zu vermeiden. suggestive or misleading presentations. Unnecessary additions and fancy
Ablenkung durch \"uberm\"a{\ss}ige Effekte lassen einen Plot unruhig graphical effects make a plot frivolous and also violate the \emph{ink
und unseri\"os wirken (Versto{\ss} gegen das Prinzip \enterm{ink minimization principle}. Illustrations in comic style
minimization}). Comicartige Effekte wie z.B. in (\figref{comicexamplefig}) are not suited for scientific data in most
\figref{comicexamplefig} sind nicht geeignet um Daten darzustellen. Im instances. For presentations or didactic purposes, however, using a
didaktischen Kontext hingegen kann dieser Stil hilfreich sein, um zu comic style may be helpful to indicate that the figure is a mere
betonen, dass es sich um illustrative Beispiele handelt bei denen es sketch and the exact position of the data points is of no importance.
nicht auf die genaue Lage der Datenpunkte ankommt.
\begin{figure}[t] \begin{figure}[t]
\includegraphics[width=0.7\columnwidth]{outlier}\vspace{-3ex} \includegraphics[width=0.7\columnwidth]{outlier}\vspace{-3ex}
\titlecaption{Comicartige Darstellungen.}{Sie sind f\"ur die Darstellung \titlecaption{Comic-like illustration.}{Obviously not suited to
wissenschaftlicher Daten nicht geeignet. F\"ur illustrative Beispiele present scientific data. In didactic or illustrative contexts they
k\"onnen sie aber helfen, die wesentlichen Aspekte zu betonen.}\label{comicexamplefig} can be helpful to focus on the important
aspects.}\label{comicexamplefig}
\end{figure} \end{figure}
Im Folgenden werden einige Beispiele fehlleitender oder suggestiver
Darstellungen gezeigt. Einiger dieser Effekte sind deutlich The following figures show examples of misleading or suggestive
\"uberzeichnet, sie werden aber, etwas dezenter nat\"urlich, mitunter presentaions of data. Several of the effects have been axaggerated to
mit voller Absicht eingesetzt, um die Wahrnehmung in die gewollte make the point. A little more subtlely these methods are employed to
Richtung zu beeinflussen. Auf Wikipedia gibt es weitere Beispiele nudge the viewers experience into the desired direction. You can find
(\url{https://en.wikipedia.org/wiki/Misleading_graph}). more examples on \url{https://en.wikipedia.org/wiki/Misleading_graph}.
\begin{figure}[p] \begin{figure}[p]
\includegraphics[width=0.35\textwidth]{misleading_pie} \includegraphics[width=0.35\textwidth]{misleading_pie}
\hspace{0.05\textwidth} \hspace{0.05\textwidth}
\includegraphics[width=0.35\textwidth]{sample_pie} \includegraphics[width=0.35\textwidth]{sample_pie}
\titlecaption{Perspektivische Verzerrung beeinflusst die \titlecaption{Perspective distortion influendes the perceived
Gr\"o{\ss}enwahrnehmung.}{Durch die Wahl der perspektivischen size.}{By changing the perspective of the 3-D illustration the
Darstellung erscheint das hervorgehobene Segment C des highlighted segment \textbf{C} gains more weight than it should
Tortendiagramms als mindestens gleichwertig zu Segment A. Die have. In the left graph segments \textbf{A} and \textbf{C} appear
2-dimensionale Darstellung rechts macht deutlich, dass die very similar. The 2-D plot on the right-hand side shows that this
scheinbare Gleichwertigkeit der Segmente A und C eine reine is an
Illusion ist. Quelle: illusion. \url{https://en.wikipedia.org/wiki/Misleading_graph}}\label{misleadingpiefig}
\url{https://en.wikipedia.org/wiki/Misleading_graph}}\label{misleadingpiefig}
\end{figure} \end{figure}
\begin{figure}[p] \begin{figure}[p]
@ -95,11 +94,11 @@ Richtung zu beeinflussen. Auf Wikipedia gibt es weitere Beispiele
\begin{minipage}[t]{0.3\textwidth} \begin{minipage}[t]{0.3\textwidth}
\includegraphics[width=0.9\textwidth]{line_graph1_4} \includegraphics[width=0.9\textwidth]{line_graph1_4}
\end{minipage} \end{minipage}
\titlecaption{Die Wahl der Zeichenfl\"ache beeinflusst den visuellen \titlecaption{Chosing the figure format influences the erceived
Eindruck.}{Alle drei Plots zeigen die gleichen Daten. Allein die strength of a correlation.}{All three subplots show the same data.
Skalierung der Zeichenfl\"ache unterscheidet sich und beeinflusst, By choosing a certain figure size we can pronounce or to reduce
wie stark der Zusammenhang zwischen den Gr\"o{\ss}en auf der x- the perceived strength of the correlation in th data. Techincally
und y-Achse wahrgenommen wird. Quelle: all three plots are correct.
\url{https://en.wikipedia.org/wiki/Misleading_graph}}\label{misleadingscalingfig} \url{https://en.wikipedia.org/wiki/Misleading_graph}}\label{misleadingscalingfig}
\end{figure} \end{figure}
@ -113,28 +112,29 @@ Richtung zu beeinflussen. Auf Wikipedia gibt es weitere Beispiele
\begin{minipage}[t]{0.3\textwidth} \begin{minipage}[t]{0.3\textwidth}
\includegraphics[width=0.7\textwidth]{properly_scaled_graph} \includegraphics[width=0.7\textwidth]{properly_scaled_graph}
\end{minipage} \end{minipage}
\titlecaption{Die Skalierung von Symbolen kann problematisch sein.} \titlecaption{Scaling of markers and symbols.} {In these graphs
{In diesen Graphen werden Symbole eingesetzt um Messgr\"o{\ss}en in symbols have been used to illustrate the measurements made in two
zwei Kategorien zu vergleichen. Die Messgr\"o{\ss}e in Kategorie B categories. The measured value for category \textbf{B} is actually
ist dabei 3-fach so gro{\ss}. Im linken Fall wird das einzelne three times the measured value for category \textbf{A}. In the
Symbol f\"ur Kategorie B proportional auf die 3-fache H\"ohe left graph the symbol for catergory \textbf{B} has been scaled to
skaliert (die Seitenverh\"altnisse bleiben erhalten). Dies scheint triple heigth while maintaining the porpotions. This appears jusst
auf den ersten Blick korrekt, f\"uhrt aber dazu, dass das Symbol fair and correct but leads to the effect that the covered surface
der Kategorie B nicht nur dreifach gewachsen ist sondern nun die is not increased to the 3-fold but the 9-fold (center plot). The
neunfache Fl\"ache besitzt. Der Plot rechts zeigt die korrekte plot on the right shows how it could have been done correctly.
Verwendung von Symbolen. Quelle:
\url{https://en.wikipedia.org/wiki/Misleading_graph}} \label{misleadingsymbolsfig} \url{https://en.wikipedia.org/wiki/Misleading_graph}} \label{misleadingsymbolsfig}
\end{figure} \end{figure}
Durch perspektivische Effekte k\"onnen Gr\"o{\ss}enverh\"altnisse By using perspective effects in 3-D plot the perceived size can be
verzerrt dargestellt werden (\figref{misleadingpiefig}). Ver\"anderung distorted into the desired direction. While the plot is correct in a
der Achsenskalierungen kann die Wahrnehmung des Betrachters in die strict sense it is rather suggestive
eine oder andere Richtung lenken. Ein Zusammenhang kann so (\figref{misleadingpiefig}). Similarly the choice of figure size and
verschleiert oder \"ubertrieben werden proportions can lead to different interpretations of the
(\figref{misleadingscalingfig}). Insbesondere wenn die Gr\"o{\ss}e data. Stretching the y-extent of a graph leads to a stronger
von Symbolen zur Darstellung einer Quantit\"at eingesetzt wird, muss impression of the correlation in the data. Compressing this axis will
mit Vorsicht vorgegangen werden, um Unterschiede nicht \"uberproportional lead to a much weaker perceived correlation
darzustellen (\figref{misleadingsymbolsfig}). (\figref{misleadingscalingfig}). When using symbols to illustrate a
quantity we have to take care not to overrate of difference due to
symbol scaling (\figref{misleadingsymbolsfig}).
\section{Das Plottingsystem von \matlab{}} \section{Das Plottingsystem von \matlab{}}