基于ArcPy的矢量數(shù)據(jù)批處理方法研究

曹斌

摘 要：文章以地形測量成果的數(shù)據(jù)處理為例，探討了利用ArcPy進行矢量數(shù)據(jù)批處理的方法，完成了數(shù)據(jù)分層、屬性信息修改、數(shù)據(jù)合并、數(shù)據(jù)檢查等多個操作，并實現(xiàn)了上述操作的批量自動化處理，為今后進行矢量數(shù)據(jù)批處理提供了一套行之有效的解決方案。

關(guān)鍵詞：Python；ArcPy；地理處理；空間數(shù)據(jù)

中圖分類號：P413 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）21-0090-02

1 概述

地理處理是GIS的一個重要組成部分，從本質(zhì)上來說地理處理就是對空間數(shù)據(jù)的處理，也就是空間分析。ArcGIS提供了眾多地理處理工具，但這些工具一般都是對某一數(shù)據(jù)集執(zhí)行單一操作。但在實際項目中，常常需要對空間數(shù)據(jù)進行如投影變換、字段編輯、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等多種操作的批量處理，這需要數(shù)據(jù)處理人員進行大量重復(fù)性手動操作，既增加了工作量，又容易出錯，非常不利于提高數(shù)據(jù)處理效率。

ArcGIS 9.0社區(qū)中引入了Python，使用Python和ArcPy站點包，可以開發(fā)出大量用于處理地理數(shù)據(jù)的實用程序，能夠?qū)崿F(xiàn)空間數(shù)據(jù)的批量自動化處理。本文以地形測量成果的數(shù)據(jù)處理為例，探討了ArcPy在矢量數(shù)據(jù)批處理中的應(yīng)用。

2 ArcPy簡介

Python是由Guido van Rossum在1991年推出的一種不受局限、跨平臺的開源編程語言，由于Python處理速度快、功能強大且具有廣泛的認可度，ESRI選擇它作為腳本語言嵌入ArcGIS中。Python最早集成于ArcGIS 9.0，并作為地理處理腳本語言得以不斷發(fā)展，到ArcGIS 10采用了ArcPy。ArcPy是一個原生的Python站點包，它涵蓋并進一步加強了ArcGIS 9.2/9.3中所采用的arcgisscripting模塊的功能，為用戶提供了使用Python語言操作所有地理處理工具的入口，并提供了多種有用的函數(shù)和類，以用于處理和詢問GIS數(shù)據(jù)。

ArcPy的使用方法可歸納為以下三種：

（1）在命令行窗口中使用ArcPy

安裝ArcGIS之后將自動安裝相應(yīng)的Python安裝包，運行Python IDLE，即打開一個命令窗口，輸入“import arcpy”，就可以使用ArcPy提供的類與函數(shù)。另一種命令窗口內(nèi)嵌于ArcMap，點擊ArcMap工具欄中的 圖標，將在ArcMap中打開命令行窗口，利用該窗口不僅可使用ArcPy，還提供關(guān)于ArcPy的幫助文檔，對初學(xué)者來說非常有幫助。

（2）在Python腳本文件中使用ArcPy

使用ArcPy最方便的方式是腳本文件，我們可以利用記事本或是Python IDLE創(chuàng)建或編輯腳本文件，腳本文件以.py結(jié)尾。在Python IDLE中打開腳本文件后，點擊Run->Run Module將運行腳本文件，并輸出相應(yīng)的提示信息。

（3）利用ArcPy創(chuàng)建地理處理工具

使用ArcPy的第三種方法是利用ArcPy創(chuàng)建地理處理工具，該工具將作為ArcCatalog中的自定義工具使用，其使用方法與ArcToolbox中工具的使用方法類似，它能夠以對話框的形式接受用戶的各種輸入?yún)?shù)，并依據(jù)用戶設(shè)置的輸出參數(shù)展示結(jié)果。

3 ArcPy數(shù)據(jù)批處理實例

下面以地形測量成果的數(shù)據(jù)處理為例，給出基于ArcPy的數(shù)據(jù)批處理流程圖及其具體實現(xiàn)。

3.1 數(shù)據(jù)處理流程

首先按照1：1000比例尺地形圖的測繪要求對整個測區(qū)進行數(shù)字化地形修、實測，獲得高精度的地形數(shù)據(jù)，選用EPS2008為工作軟件導(dǎo)出MDB格式的地形測量成果，依據(jù)編制定的地理要素分類及編碼規(guī)則對MDB數(shù)據(jù)進行批處理，最終獲得符合客戶要求的成果數(shù)據(jù)。

3.2 主要應(yīng)用函數(shù)

3.2.1 使用列表函數(shù)

在地形測量成果數(shù)據(jù)處理中，主要有兩個地方需要應(yīng)用到列表函數(shù)：

（1）獲取所有待處理的地形成果文件

待處理的地形測量成果是以村為單位分批提交，所有文件均以各村的數(shù)字編碼命名。要對上述數(shù)據(jù)進行處理，首先要遍歷獲取當前工作空間中的所有待處理的personal geodatabase文件，這里需要使用列表函數(shù)ListWorkspaces。函數(shù)ListWorkspaces中參數(shù)Access表示返回工作目錄下的所有personal geodatabase，若要返回工作目錄下的所有file geodatabase則需要將參數(shù)設(shè)置為FileGDB。

（2）遍歷數(shù)據(jù)庫文件中的特征類

上述personal geodatabase文件中包含若干特征類，這里我們同樣需要使用列表函數(shù)獲取數(shù)據(jù)庫文件中所有的特征類，并依據(jù)地理要素分類及編碼規(guī)則，對每個特征類執(zhí)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換操作。

3.2.2 創(chuàng)建模板文件

依據(jù)技術(shù)設(shè)計中要素分類及編碼規(guī)則創(chuàng)建模板文件，共涉及房屋、圍墻、道路、水系等15項地物大類，每個地物大類又分為若干小類，如房屋就包括建成房屋、簡易房屋、棚房、廊房4個小類，共計60項地物小類。

3.2.3 使用游標訪問數(shù)據(jù)

在進行上述數(shù)據(jù)處理過程中最重要的一個步驟就是依據(jù)地理要素分類及編碼規(guī)則進行批量數(shù)據(jù)讀寫，這里就需要使用游標訪問數(shù)據(jù)。

游標是一種數(shù)據(jù)訪問對象，可用以在表中迭代一組行，或向表中插入新行。游標有三種形式：搜索、插入、更新，對應(yīng)的函數(shù)分別為SearchCursor、InsertCursor、UpdateCursor。關(guān)于游標需要注意一點，插入和更新游標遵循由ArcGIS應(yīng)用程序設(shè)置的表鎖，訪問表或數(shù)據(jù)將應(yīng)用共享鎖，對表或數(shù)據(jù)集進行更改則采用排它鎖。當數(shù)據(jù)集上存在排它鎖時，將無法創(chuàng)建更新和插入游標。因此，在插入和更新操作完成后必須及時釋放鎖。

這里我們主要用到的是搜索游標和插入游標。使用搜索游標遍歷原始數(shù)據(jù)中的所有記錄，依據(jù)一定的規(guī)則，向模板文件中插入新記錄。這里還是以對道路對象的處理為例，說明如何使用游標訪問數(shù)據(jù)。道路對象的原始數(shù)據(jù)存儲于MDB文件的Road_Polygon_A特征類中，模板文件為Road_A.shp。

3.2.4 使用疊加分析工具集

疊加分析是用于解決“什么在什么上？”這一基本GIS問題的分析方法，依據(jù)處理的數(shù)據(jù)類型，疊加分析可分為矢量疊加和柵格疊加。其中，矢量疊加工具包括擦除、標識、相交、交集取反、聯(lián)合、更新。

在本案例中，按要求必須采集地理要素的邊界線并構(gòu)面，且面狀地物之間不能存在疊加覆蓋的情況，這就要求我們對所有面狀特征類進行空間關(guān)系檢查。利用疊加分析工具集中的相交工具可以快速實現(xiàn)。

對建成房屋（Building_A.shp）和其他用地（LandEx_A.shp）使用相交工具，將運算結(jié)果另存為Building_LandEx.shp文件，輸入數(shù)據(jù)和輸出結(jié)果如圖1所示。

從上述輸出結(jié)果不難發(fā)現(xiàn)，建成房屋和其他用地存在明顯的相互覆蓋的情況，這說明在進行面狀要素構(gòu)面時存在問題，應(yīng)及時更正。

3.3 批處理成果

地形測量數(shù)據(jù)批處理的成果包括矢量數(shù)據(jù)文件和成果報告。

4 結(jié)束語

本文以地形測量成果的數(shù)據(jù)處理為例，探討了ArcPy在矢量數(shù)據(jù)批處理中的應(yīng)用，完成了數(shù)據(jù)合并、批量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、矢量數(shù)據(jù)疊加分析等操作，并實現(xiàn)了上述操作的自動化處理。以往用編程方式完成上述數(shù)據(jù)處理任務(wù)時，主要采用ArcGIS Engine或是其他數(shù)據(jù)處理開發(fā)包實現(xiàn)，其編程門檻相對較高，主要面向的是專業(yè)開發(fā)人員。實踐證明ArcPy顯著降低了編程的門檻，在開發(fā)地理處理工具和空間數(shù)據(jù)批量自動化處理應(yīng)用程序方面具有顯著優(yōu)勢，為今后開展相關(guān)工作提供了一種新的解決方案。

參考文獻：

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