基于离散采样点近似求解区域最小氮浓度的Java算法实现

假设有一位农户经营着大片农田，现有一款设备可测量该地块任意位置的氮（N, Nitrogen）含量。目前已使用该设备完成多个点位的氮值测量，且记录了每个测量点对应的坐标。

核心实现目标 #

当前需要设计算法实现以下目标：

• 近似估算氮值最低位置的坐标
• 近似估算该最低位置对应的氮值

基础代码定义 #

以下为存储测量值的Measurement类定义，类中包含点位坐标及对应位置的氮值属性：

public class Measurement {
    private double latitude;
    private double longitude;
    private double N;

    public Measurement(double latitude, double longitude, double n) {
        this.latitude = latitude;
        this.longitude = longitude;
        N = n;
    }

    public double getLatitude() {
        return latitude;
    }

    public double getLongitude() {
        return longitude;
    }

    public double getN() {
        return N;
    }
}

以下为Main.java基础代码框架：

import java.util.ArrayList;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<Measurement> measurements = new ArrayList<>();
        // 以下为非真实测试模拟数据
        measurements.add(new Measurement(4.1214,5.3445,4));
        measurements.add(new Measurement(4.1224,5.3431,10));
        measurements.add(new Measurement(4.1220,5.3450,15));
        measurements.add(new Measurement(4.121,5.3440,1));
        measurements.add(new Measurement(4.1211,5.3437,4));
        measurements.add(new Measurement(4.1215,5.3475,24));

        Measurement approximated = findMinimumConcentrationLocation(measurements);
    }

    private static Measurement findMinimumConcentrationLocation(ArrayList<Measurement> measurements) {
        // TODO 实现该方法逻辑

        return null;
    }
}

场景约束与注意事项 #

该问题来自移动端应用开发项目中的实际业务场景，并非课后作业或课程任务。

具体规则与前提假设如下：

• 待求解最小氮浓度的目标区域为所有采样点构成的凸包多边形（凸包计算可参考Jarvis算法实现逻辑），采样点将覆盖区域边界及中部位置，因此可认为凸包范围即为目标研究区域
• 假设地块为完全水平的平面
• 注意：不可直接返回现有测量值中的最小值结果，该方式在多数场景下精度不足

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Nuwan Harshakumara Piyarathna