从自然到空间-认识Voronoi(泰森多边形)

发布网友 发布时间：2024-10-23 21:37

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热心网友 时间：2024-10-26 00:37

自然界的奇妙之处在许多细节中体现，如叶脉的精细网状、蜻蜓翅膀的复杂排列，乃至长颈鹿的斑点分布，甚至大地的裂缝和蜂窝结构，无不展示了Voronoi结构的美学与科学价值。这种独特的结构源于荷兰气象学家A·H·Thiessen的创新，他通过将气象站连成三角形，垂直平分每条边，形成了描述区域降雨强度的泰森多边形，即Voronoi图的雏形。

泰森多边形的核心特性包括：每个多边形内仅包含一个特定的气象站数据，区域内所有点都与其最近；边界上的点到两边的气象站距离相等。这种结构在数据分析中有着广泛的应用，如定性分析区域特性、基于数据的统计分析，以及快速判断数据点的邻近关系。例如，南京艺术学院范耀明通过信息图表展示了Voronoi图的绘制方法、应用领域和其在自然界的体现，如空气质量监测中的NO2浓度分布。

空间中，Voronoi图更是大放异彩，如英国布里斯托尔空气质量图，清晰展示了不同区域的NO2浓度分布。Voronoi图在地图和图表可视化中扮演着关键角色，如北京海淀区的停车场分布和基于Mapbox GL的Voronoi图，展示了空间数据的直观呈现。而antv G2等工具的出现，进一步提升了Voronoi图的可视化效果。

在更深层次的研究中，Voronoi结构甚至延伸到生物领域，如奶牛和花豹身上的花纹分布，以及宇宙星系的分布，这些都可能是Voronoi规律的体现。参考资料如Voronoi形态研究、Tableau的专业内容和Behance上的设计作品，为我们提供了深入探索这一主题的更多线索。