基于ArcPy的矢量數據批處理方法研究

曹斌

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

關鍵詞：Python；ArcPy；地理處理；空間數據

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，從本質上來說地理處理就是對空間數據的處理，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據集執行單一操作。但在實際項目中，常常需要對空間數據進行如投影變換、字段編輯、數據轉換等多種操作的批量處理，這需要數據處理人員進行大量重復性手動操作，既增加了工作量，又容易出錯，非常不利于提高數據處理效率。

ArcGIS 9.0社區中引入了Python，使用Python和ArcPy站點包，可以開發出大量用于處理地理數據的實用程序，能夠實現空間數據的批量自動化處理。本文以地形測量成果的數據處理為例，探討了ArcPy在矢量數據批處理中的應用。

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和類，以用于處理和詢問GIS數據。

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。另一種命令窗口內嵌于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，還提供關于ArcPy的幫助文檔，對初學者來說非常有幫助。

（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創建或編輯腳本文件，腳本文件以.py結尾。在Python IDLE中打開腳本文件后，點擊Run->Run Module將運行腳本文件，并輸出相應的提示信息。

（3）利用ArcPy創建地理處理工具

使用ArcPy的第三種方法是利用ArcPy創建地理處理工具，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參數，并依據用戶設置的輸出參數展示結果。

3 ArcPy數據批處理實例

下面以地形測量成果的數據處理為例，給出基于ArcPy的數據批處理流程圖及其具體實現。

3.1 數據處理流程

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

3.2 主要應用函數

3.2.1 使用列表函數

在地形測量成果數據處理中，主要有兩個地方需要應用到列表函數：

（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字編碼命名。要對上述數據進行處理，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ListWorkspaces。函數ListWorkspaces中參數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則需要將參數設置為FileGDB。

（2）遍歷數據庫文件中的特征類

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獲取數據庫文件中所有的特征類，并依據地理要素分類及編碼規則，對每個特征類執行相應的轉換操作。

3.2.2 創建模板文件

依據技術設計中要素分類及編碼規則創建模板文件，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 使用游標訪問數據

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

游標是一種數據訪問對象，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，對應的函數分別為SearchCursor、InsertCursor、UpdateCursor。關于游標需要注意一點，插入和更新游標遵循由ArcGIS應用程序設置的表鎖，訪問表或數據將應用共享鎖，對表或數據集進行更改則采用排它鎖。當數據集上存在排它鎖時，將無法創建更新和插入游標。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據中的所有記錄，依據一定的規則，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據。道路對象的原始數據存儲于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，依據處理的數據類型，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系檢查。利用疊加分析工具集中的相交工具可以快速實現。

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

從上述輸出結果不難發現，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面時存在問題，應及時更正。

3.3 批處理成果

地形測量數據批處理的成果包括矢量數據文件和成果報告。

4 結束語

本文以地形測量成果的數據處理為例，探討了ArcPy在矢量數據批處理中的應用，完成了數據合并、批量數據轉換、矢量數據疊加分析等操作，并實現了上述操作的自動化處理。以往用編程方式完成上述數據處理任務時，主要采用ArcGIS Engine或是其他數據處理開發包實現，其編程門檻相對較高，主要面向的是專業開發人員。實踐證明ArcPy顯著降低了編程的門檻，在開發地理處理工具和空間數據批量自動化處理應用程序方面具有顯著優勢，為今后開展相關工作提供了一種新的解決方案。

參考文獻：

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