趙偉偉，張茜

（天津渤海職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 300402）

?

Origin8.0在環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用

趙偉偉，張茜

（天津渤海職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 300402）

摘要：Origin 8.0軟件具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和繪圖功能，能直觀有效地分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。本文以實(shí)際應(yīng)用為例，介紹了Origin軟件在環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理中的兩大應(yīng)用：數(shù)據(jù)繪圖和曲線擬合分析。將Ori?gin軟件應(yīng)用在環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理中，使數(shù)據(jù)規(guī)律直觀的顯現(xiàn)出來(lái)，有效地提高了環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析效率，促進(jìn)了環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：環(huán)境監(jiān)測(cè)；Origin8.0軟件；數(shù)據(jù)處理；繪圖

鑒于環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)中，監(jiān)測(cè)樣品種類繁多、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目復(fù)雜多樣、監(jiān)測(cè)結(jié)果要求精度高、時(shí)效性好等特點(diǎn)，因此，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)解決在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的各種難題，就成為了必不可少的條件。在環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中，常要對(duì)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，以使數(shù)據(jù)規(guī)律直觀的顯現(xiàn)出來(lái)。應(yīng)用origin8.0處理環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，具有簡(jiǎn)單快捷、直觀高效的特點(diǎn)，適合在環(huán)境監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)處理和分析中應(yīng)用。本文以實(shí)例介紹Origin 8.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和繪圖的方法。

1　軟件介紹

美國(guó)Origin Lab公司推出的Origin軟件，具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析和科技制圖功能，其操作靈活、簡(jiǎn)單易學(xué)，既能滿足一般的作圖需要，也可以滿足復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析、函數(shù)擬合、數(shù)據(jù)處理等［1］。

origin軟件是以windows為平臺(tái)的多文檔界面，以opj格式保存，同時(shí)可以以jpg等多種方式輸出或直接打印。該文件同時(shí)擁有的多個(gè)子窗口，如工作表窗口、函數(shù)窗口、圖形窗口、矩陣窗口等，是相互關(guān)聯(lián)的，一旦對(duì)工作表中的數(shù)據(jù)表進(jìn)行更改，相關(guān)的子窗口也會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的更新，得到最新的結(jié)果，所見(jiàn)即所得［2］。

Origin具有兩大功能：數(shù)據(jù)分析和繪圖。數(shù)據(jù)分析包括排序、統(tǒng)計(jì)、曲線擬合、計(jì)算、頻譜分析等強(qiáng)大的分析功能，而數(shù)據(jù)繪圖可以做出幾十種二維和三維圖形，也可以使得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)變成圖形化的直觀效果。

2　數(shù)據(jù)處理

表1　水體磷含量測(cè)定

對(duì)測(cè)得水樣磷含量數(shù)據(jù)（表1）用origin軟件進(jìn)行處理分析。（1）導(dǎo)入數(shù)據(jù)。打開(kāi)origin 8.0軟件，將數(shù)值輸入；或者直接從原始數(shù)據(jù)表中選中數(shù)據(jù)，復(fù)制，打開(kāi)軟件，在BOOK工作表中單擊右鍵粘貼；如果導(dǎo)入txt或dat格式數(shù)據(jù)，打開(kāi)origin8.0，點(diǎn)擊“File”——“Import”——“Single ASCI”，如果想一次導(dǎo)入多個(gè)數(shù)據(jù)文件選擇“Multiple ASCII”；如果導(dǎo)入excel格式數(shù)據(jù)，打開(kāi)origin8.0，點(diǎn)擊“File”——“Im?port”——“Excel”，選中要導(dǎo)入的表格，點(diǎn)擊“Add Files”，然后“OK”，打開(kāi)導(dǎo)入數(shù)據(jù)設(shè)置對(duì)話框，在這個(gè)界面還可以進(jìn)行一些相關(guān)的設(shè)置，導(dǎo)入數(shù)據(jù)成功。（2）作圖。根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，可在“Plot”選項(xiàng)中選擇相應(yīng)的作圖方式，如“Line”、“Symbol”、“Line+ Symbol”、“Columns/Bars”、“Multi-Curve”等等；也可在下方按鈕中直接選擇。

以表1為例，由于總磷含量和正磷酸鹽含量整體差異較大，所以選擇同一坐標(biāo)雙Y軸進(jìn)行作圖。作圖方法：選中數(shù)據(jù)，直接點(diǎn)擊下方快捷圖形中的“Double Y Axis”，如圖1所示。再對(duì)圖形雙擊進(jìn)行美化設(shè)計(jì)，（1）雙Y軸最大值最小值、坐標(biāo)間距優(yōu)化：雙擊要進(jìn)行修改的Y軸，彈出Y Axis-Layer 1對(duì)話框，在Scale選項(xiàng)中“From-To”設(shè)定坐標(biāo)最大值最小值，并在選項(xiàng)中“Increment”對(duì)單位刻度和刻度個(gè)數(shù)進(jìn)行修改。（2）坐標(biāo)刻度的修飾：坐標(biāo)刻度一般要向圖內(nèi)。在Title&Format中將Major和Minor下拉菜單中的Out改為In（也可選擇None）。在這個(gè)選項(xiàng)里還可以對(duì)坐標(biāo)軸的顏色、寬度等進(jìn)行相應(yīng)的修改。雙擊坐標(biāo)注釋后可以修改為所需要的文字要注意對(duì)Origin中漢字的字體進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置（一般設(shè)置為宋體，字體大小取24）。同理，雙擊另外一個(gè)Y軸和X軸進(jìn)行相應(yīng)的修改。（3）各組數(shù)據(jù)圖個(gè)性化設(shè)置：雙擊圖形，彈出“Plot Details”對(duì)話框，可對(duì)線條、標(biāo)記的顏色形狀大小等進(jìn)行相應(yīng)的修改，以使圖形更美觀，也可使數(shù)據(jù)規(guī)律更直觀的顯現(xiàn)出來(lái)，便于實(shí)驗(yàn)者根據(jù)圖形進(jìn)行分析，如圖2所示。（4）數(shù)據(jù)圖的保存和導(dǎo)出：在“File”菜單中選擇“Save project”，可將數(shù)據(jù)和圖形直接保存為OPJ格式。在圖形界面右擊鼠標(biāo)，選擇Copy Page，可以將數(shù)據(jù)圖直接粘貼到Word文檔中，在Word中雙擊該數(shù)據(jù)圖可直接返回Origin對(duì)數(shù)據(jù)或圖形進(jìn)行修改，關(guān)閉Origin界面后，該數(shù)據(jù)圖自動(dòng)保存并返回至Word界面。除此之外，還可通過(guò)Export Page將數(shù)據(jù)圖保存為TIF、PDF等多種格式的圖片。

圖1　

圖2　水體磷含量

3　曲線擬合

曲線擬合是數(shù)據(jù)分析方法中非常重要的一種。Origin軟件為可以實(shí)現(xiàn)多種數(shù)據(jù)曲線擬合方式，支持大量的函數(shù)模塊，同時(shí)也可以自定義函數(shù)擬合。

3.1線性擬合

首先打開(kāi)Origin 8軟件導(dǎo)入要分析的數(shù)據(jù)，生成散點(diǎn)圖或點(diǎn)線圖，選擇Analysis菜單中的Fit Lin?ear菜單中的Linear Fit，打開(kāi)Linear Fit對(duì)話框，設(shè)置相關(guān)參數(shù)，即可生成線性擬合曲線，并在結(jié)果記錄中顯示直線的公式、斜率及截距的數(shù)值、誤差、相關(guān)系數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)偏差等數(shù)據(jù)。

3.2非線性擬合

除線性擬合外，大多數(shù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都不能處理成線性關(guān)系，這就要使用非線性函數(shù)來(lái)進(jìn)行擬合。Or?igin軟件提供了多種非線性曲線擬合的方式：（1）Analysis菜單下的多項(xiàng)式擬合（Fit Polynomial）、指數(shù)衰減擬合、指數(shù)增長(zhǎng)擬合、多峰擬合（Multi-peaks）和S形擬合（fit sigmoidal）等。（2）Analysis菜單中Non?linear Curve Fit選項(xiàng)提供了許多擬合函數(shù)的公式和圖形，也可讓用戶自定義函數(shù)進(jìn)行擬合［3］。

3.3實(shí)例

對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表2進(jìn)行曲線擬合。

表2　

圖3　散點(diǎn)圖

打開(kāi)origin 8.0軟件，導(dǎo)入表2數(shù)據(jù)，作出散點(diǎn)圖（如圖3所示）。根據(jù)散點(diǎn)圖可以看出，散點(diǎn)位置沒(méi)有明顯規(guī)律，需要進(jìn)行多次擬合找出適合的擬合曲線。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，最終選擇擬合的曲線是對(duì)數(shù)曲線。

打開(kāi)Analysis菜單中Nonlinear Curve Fit選項(xiàng)對(duì)話框，類別catagory選擇“對(duì)數(shù)logarithm”，函數(shù)Func?tion選擇“Log3P1”?？梢栽谙旅孢x項(xiàng)Fit Curve中查看曲線和散點(diǎn)的擬合圖像；在Formula選項(xiàng)中可以看到選擇的擬合函數(shù)為y=a-b（lnx+c）；在選項(xiàng)卡pa?rameters可以看到修正系數(shù)，確保Fixed復(fù)選框已勾掉，然后點(diǎn)擊fit左邊的按鈕，意思是Fit till co? nverged，F(xiàn)it Curve部分即可出現(xiàn)擬合圖形，點(diǎn)擊Fit即可出現(xiàn)最終擬合參數(shù)和圖形。本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線擬合（圖4）得到的函數(shù)即為：y=0.37+1.32（lnx+ 0.56）。

圖4　擬合曲線

4　結(jié)語(yǔ)

Origin軟件在環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，除了繪圖和曲線擬合，還可以計(jì)算數(shù)據(jù)各項(xiàng)統(tǒng)計(jì)參數(shù)平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差、標(biāo)準(zhǔn)誤差，進(jìn)行數(shù)據(jù)的排序、調(diào)整、計(jì)算等等，操作時(shí)只需要選中要分析的數(shù)據(jù)，然后在菜單命令中選擇相應(yīng)的選項(xiàng)即可。

使用Origin8.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)分析，可以有效提高環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析效率，找出數(shù)據(jù)規(guī)律，從而有利于分析數(shù)據(jù)之間的相互影響及作用機(jī)理。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，將會(huì)有越來(lái)越多的軟件被應(yīng)用到環(huán)境監(jiān)測(cè)中，大大地促進(jìn)了環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的發(fā)展［4］。

參考文獻(xiàn)：

［1］葉玉杰，邱丘，陳亞軍等.運(yùn)用origin軟件處理藥學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)［J］.藥學(xué)實(shí)踐雜志.2013，31（6）∶436-438

［2］武新，張永勝.Origin在曲線擬合中的應(yīng)用［J］.計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2005，17：206-208

［3］陳旭紅.用Origin軟件的線性擬合和非線性曲線擬合功能處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)［J］.江蘇技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào).2006，12（6）：85-89

［4］單文坡，盧海霞，鄭輝.Excel和Origin在環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用［J］.石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào).2008，20（2）：58-60

The Application of Origin8.0 to Data Processing of Environmental Monitoring

Zhao Weiwei，Zhang Qian
（Tianjin Bohai Vocational Technical College，Tianjin 300402）

Abstract:App Origin8.0 has great function in charting and dealing with experimental data，which is more di?rect and effective than the usual method.Taking the real application as an example，this article introduces the use of Origin8.0∶How to do the charting and curving fitting according to the experimental data.When Origin8.0 is used in dataprocessingof environmental monitoring，it's more easier to find out the rule and the interaction of the data.

Key words∶environmental；monitoring；App Origin8.0；dataprocessing；charting

doi：10.3969/j.issn.1008-1267.2016.01.020

中圖分類號(hào)：TP319

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：C

文章編號(hào)：1008-1267（2016）01-0059-03

收稿日期：2015-09-15

作者簡(jiǎn)介：趙偉偉（1986～），女，初級(jí)，教師，碩士研究生，主要研究方向：資源環(huán)境及環(huán)境監(jiān)測(cè)。