科学插图与系统树状图
科学插图作为百科图书的注解和事物解释出现，绘制者以严谨的科学态度对研究对象如制造工具、植物、生物、环境构造、地理位置等进行详细的绘画描述，在没有照相机的古代，既是对象的真实写生，也是为早期科普传播作出了巨大贡献，更是针对广大没有受过文字教育的人进行信息图像知识的传播。
18—19世纪的德国著名地理学家、博物学家和信息图形专家亚历山大·冯·洪堡以及德国动物学家和哲学家恩斯特·海克尔，不仅是田野调查、科学插图与系统地图的杰出的代表，而且也是最伟大的艺术家。其中，亚历山大·冯·洪堡开创了现代地理学，深刻地影响了全世界的自然探险活动。恩斯特·海克尔对信息图表最大的贡献就是利用“系统树”来表现时间或分类的层级结构。
系统树是数据信息的树状图形表示，是通过分析父子结构的枚举法的一种表现形式。有的信息内容数据量大，扩展节点多，所以设计师设计了数据树的图形表示形式，从客观的数据信息中生成一个具有视觉效果的树形信息图。为了更好地用一张图来表示亲缘关系，把分类单元放在图上树的最上面，可以按照分支来展示它们的内部联系。数量分类学中用于表型分类的树状图称为表型树状图，具有系统条件推理的树状图称为系统树状图。根据组分析绘制表型树状图，并根据模拟的假设特征进化方向通过计算机绘制系统树状图。
1.中国古代科学插图
（1）《本草纲目》由明代李时珍在嘉靖三十一年（1552年）至万历六年（1578年）间撰写（图2-22）。此书采用“目随纲举”编写体例，故称“纲目”。其中“以部为纲”，“以类为目”，计分16部（水、火、土、金石、草、谷、菜、果、木、服器、虫、鳞、介、禽、兽、人）60类。各部按“从微至巨”“从贱至贵”，便于检索。
图2-22 《本草纲目》内页
（2）《天工开物》由明代著名科学家宋应星初刊于明崇祯十年（1637年），共3卷18篇，全书收录了农业、手工业，诸如机械、砖瓦、陶瓷、硫黄、烛、纸、兵器、火药、纺织、染色、制盐、采煤、榨油等生产技术。
《天工开物》是世界上第一部关于农业和手工业生产的综合性著作（图2-23），是中国古代一部综合性的科学技术著作，外国学者称其为“中国17世纪的工艺百科全书”。
2.洪堡地理可视化
1799—1804年，德国科学家亚历山大·冯·洪堡在拉丁美洲多地旅行，首次对当地的地理环境、植被和气候进行了研究和可视化描述。亚历亚大·冯·洪堡在植物地理学方面的定量研究奠定了生物地理学领域的基础。此外，他对地球物理学的系统测量与记录，为现代地磁和气象监测奠定了基础。亚历亚大·冯·洪堡是自然地理可视化设计和数据插图的奠基人之一。其中，绘制于1854年的《亚欧美非山脉河流对比图》（图2-24）清晰直观，细节准确、美观生动，信息量大、可读性强，是信息可视化设计的范例。
图2-23 《天工开物》内页
图2-24 《亚欧美非山脉河流对比图》（1854年）
18世纪末，亚历亚大·冯·洪堡成功游说西班牙国王，启动了南美洲探险旅行。5年时间，他获得了一大批标本以及当地动植物、地球物理、天文、地质、海洋和民族文化的大量实际资料，并进行了大量科学插图的绘制（图2-25）。
亚历山大·冯·洪堡在1805年绘制的位于厄瓜多尔的钦博拉索火山的植被生长分布图（图2-26）以纵向剖面图的方式记录了山脉不同等高线的植物类型分布、地质构造和气压、温度等信息。这个信息图表不仅生动直观，而且用更科学的方式展示了钦博拉索火山的成分和内部构造，特别是清晰注明了火山上不同海拔高度的植被和气候信息，成为地理可视化信息设计的里程碑之作。
图2-25 南美洲的可视化科学插图
（a）山脉植被插图；（b）植物插图
图2-26 钦博拉索火山的植被生长分布图（1805年）
3.恩斯特·海克尔科学可视化
恩斯特·海克尔是德国著名动物学家和哲学家。他将达尔文的进化论引入德国并在此基础上继续完善了他提出的人类的进化论思想。恩斯特·海克尔在巨著《自然的艺术形式》一书中用手绘的方式绘制了数百幅生动、细腻的海洋动植物、海藻、花卉和放射虫骨骼的插图（图2-27）。虽然每张图都并非完全写实，但他的插图生动地体现了大自然赋予生物的绝妙的对称结构。
1879年，恩斯特·海克尔在《人类进化论》中制作了人类谱系图，基于这个系统树状图，他展示了生命系统的进化过程：单细胞动物→无脊椎动物→脊椎动物→哺乳动物→人的结构分析。
恩斯特·海克尔对信息图表的更大贡献是使用系统树，系统树主要表示时间或分类结构分析。从视觉效果的角度分析，系统树进化信息图表继承了欧洲中世纪的谱系分类方法（图2-28），同时精心规划进化阶段，将生物物种的进化分离，确定系统树分叉的连接点。
图2-27 《自然的艺术形式》一书中的插图
（a）浮游生物插图；（b）海洋生物插图
图2-28 欧洲中世纪的谱系分类方法
（a）树形图；（b）人类谱系树形图；（c）知识之树图
恩斯特·海克尔将设计方法更改为绘制图形，并扩展到信息设计领域，可以给读者带来视觉上的感官刺激，提高信息传递的实际效果（图2-29）。
4.科学信息图表
1878年，英国数学家西尔维斯特首次提出“图形”的定义，并制作了一系列数据图表来表达化学键及其数学特性（图2-30），这是最早一批数学类的信息图表。
图2-29 恩斯特·海克尔绘制的生物进化树图
（a）动植物谱系图；（b）脊椎动物的古生物学树
图2-30 代表化学键及其数学特性的早期信息图表