運用Python實現特定區域地類圖斑高效套合方法研究

摘" 要：詳細闡述了一種基于 Python 的特定區域地類圖斑自動套合方法。隨著三調成果在自然資源調查領域的廣泛應用，準確掌握特定區域土地利用現狀的需求日益凸顯，而傳統人工套合方式存在諸多弊端。為此，提出了自動套合方法涵蓋從技術原理到實現流程的全方位解析，并通過實際項目實驗驗證其高效性與準確性，旨在為自然資源領域相關工作提供更優解決方案。

關鍵詞：Python "地類圖斑 "數據套合 "自動化處理

中圖分類號：P208

Research on the Efficient Matching Method of Land Map in Specific Areas Using Python

WANG Wencai^1，2*

1. Jiangsu Sudi Renhe PlanningSudi Renhe Plan and Design Co.， Ltd.， Nanjing， Jiangsu Province， 210000 China; 2. Jiangsu Sudi Renhe Land and Real Estate Asset AppraisalEvaluation Surveying and "Mapping Cost Consulting Co.， Ltd.， Nanjing， Jiangsu Province， 210000 China

Abstract： This paper elaborates in detail an automatic efficient matching method of land map in specific areas based on Python. With the wide application of the results of the third national landthree surveys in the field of natural resource investigation， the demand for accurately grasping the current land use status in specific areas has become increasingly prominent， while the traditional manual matching method has many drawbacks. To this end， Therefore， theit proposesd automatic efficient matching method that covers a comprehensive analysis from the technical principle to the implementation process， and verifies its high efficiency and accuracy through actual project experiments， aiming to provide a better solution for related work in the field of natural resources.

Key Wwords： Python; Land mMap; Data mMatching; Automated pProcessing

第三次全國國土調查（以下簡稱 “三調”）憑借 3S 技術及互聯網等現代手段，依據國家統一標準，對全國土地利用數據進行了細致入微的完善與細化^[1]。如今，三調成果在自然資源調查領域廣泛運用，其中對特定目標區域內的三調地類圖斑數據展開分析顯得尤為關鍵^[2-5]。這些數據通常需要與特定目標區域進行套合，從而為各類相關工作提供不可或缺的數據支撐。

當下，地類圖斑套合工作多依賴 ArcGIS 軟件，其操作流程涉及空間相交計算、屬性字段的匯總統計等環節。然而，此過程大多依賴人工操作，這不僅導致效率低下，而且極易產生誤差。鑒于此，深入研究一種自動化的套合方法尤為重要。

1 "地類圖斑套合

1.1 "人工套合流程

人工套合主要借助 ArcGIS 和 Excel 軟件來執行，其操作流程包含多個關鍵步驟。首先要精準確定目標區域，這是后續工作的基礎。接著準備地類圖斑矢量數據，確保數據的完整性與準確性。然后進行空間相交計算，通過軟件工具確定特定區域與地類圖斑之間的空間關系。之后計算面積，得出各部分的面積數據。最后將處理后的數據導出，以便進一步分析或使用。地類圖斑的人工套合過程較為煩瑣，需要操作人員具備一定的專業知識和耐心，并且在操作過程中容易因人為疏忽而導致錯誤。地類圖斑的人工套合過程如圖1 所示。

1.2 "自動套合方法

基于 Python 的自動套合方法能夠自動化完成人工套合的所有步驟，為地類圖斑套合工作帶來極大便利。自動套合過程如圖 2所示。

1.2.1" 技術介紹

（1）Python介紹。Python 作為一種高級編程語言，以其簡潔的語法、易于學習和使用的特性而備受青睞。它提供了豐富多樣的庫，能夠處理各式各樣的數據類型以及文件格式，并且具有極強的可移植性，這使其在不同的操作系統和環境中都能夠發揮出色的作用^[4]。

（2）ArcPy模塊。ArcPy 是由 ESRI 公司專門為 ArcGIS 軟件開發的 Python 接口庫。借助該模塊，能夠實現對 ArcGIS 軟件中各種數據格式的高效讀寫操作，同時可以執行諸如空間分析、數據處理等復雜操作，為地類圖斑的自動套合提供了強大的功能支持^[5]。

（3）xlwt模塊。xlwt 模塊是 Python 中專注于寫入 Excel 文件的拓展模塊。它具備創建表單、精準寫入指定單元格、設置指定單元格樣式等功能，這些功能原本需要人工逐一操作，而通過該模塊可以實現自動化處理，大大提高了工作效率。

1.2.2 "自動套合流程

自動套合程序首先運用 ArcPy 實現特定區域與地類圖斑矢量文件的自動套合，這一過程通過編寫 Python 腳本，利用 ArcPy 提供的工具和函數，自動化地完成空間相交計算、面積匯總等操作。然后計算相關屬性字段，確保數據的完整性和準確性。最后使用 xlwt 模塊生成 Excel 文件，將處理后的數據以直觀、清晰的表格形式呈現出來，方便用戶查看和分析。

2 自動套合方法的技術實現

地類圖斑套合技術主要由兩部分構成。

2.1 "數據套合與分析

用 ArcPy 實現自動套合和屬性字段的匯總統計。ArcPy 提供了一系列強大的工具和函數，通過編寫 Python 腳本，能夠精準地進行空間數據分析和處理，實現地類圖斑與特定區域的完美套合，包括高效的空間相交計算和準確的面積匯總等操作。

2.2 "分類統計與生成

用 xlwt 模塊生成 Excel 文件，實現地類面積的分類統計。xlwt 模塊提供了創建 Excel 文件、寫入數據和格式化單元格等實用功能，通過編程可以根據需求自動生成包含各地類面積數據的 Excel 匯總表，使數據呈現更加規范和直觀。

地類圖斑自動套合程序的技術實現流程是一個系統而嚴謹的過程，各個環節緊密相連，共同確保套合工作的順利完成。地類圖斑自動套合程序的技術實現流程如圖3所示。

3" 實驗分析

為驗證基于 Python 的自動套合方法的有效性和準確性，選取江蘇省某地區的一個具體項目作為實驗對象，深入分析其中的兩個地塊（地塊 1 和地塊 2）。地塊1的面積為18.29 hm²，地塊2的面積為48.97 hm²。為確保數據的準確性和時效性，采用最新的國土變更調查數據（三調更新調查數據中的地類圖斑），將其與這兩個地塊的范圍進行疊加處理。

為保證對比數據的精確性，僅通過人工套合得出這兩個地塊的地類面積匯總表，還將這些數據與程序運行的結果進行了全面、細致的對比。程序導出的表格中詳細包含了地類面積統計結果，如表1所示。

自動套合地類面積統計數據與人工套合對應數據對比結果如表3所示，為保持兩者數據一致性，自動套合和人工套合地類面積統計數據均保留兩位小數。

從上述對比數據可以清晰地看出，自動套合的運行結果與人工套合的數據完全吻合，這充分證明了自動套合運行結果的高度準確性。在運行時間方面，地塊1和地塊2的自動套合工具運行時間僅為3.69 s和3.76 s，遠遠優于傳統人工統計分析所需的時間。由此可見，自動套合技術顯著提升了工作效率，極大地縮短了數據處理時間，為相關領域的工作提供了更為高效的解決方案。

4" 結論

根據地類圖斑的套合流程，本文成功提出了一種基于 Python 的自動套合方法。該方法具有顯著優勢，它不僅將操作步驟進行了有效簡化，還實現了空間分析、字段計算、生成地類面積統計表等任務的自動化處理，從而大幅度提升了套合效率和結果的準確性。通過實際實現地類圖斑的自動套合功能，充分驗證了這種方法的可行性，并為相關工作提供了一套簡單、高效的套合解決方案。在自然資源領域的應用中，該方法能夠有效加速數據分析進程、快速獲取特定地區的土地利用情況、顯著縮短數據分析時間、提高工作效率，對從事自然資源領域的技術人員具有重要的指導價值和實際應用意義。

綜上所述，基于 Python 的特定區域地類圖斑自動套合方法為自然資源調查等相關工作帶來了新的技術手段和高效解決方案，有望在未來的工作中得到更廣泛的應用和進一步的發展。

參考文獻

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2. 王巖，吳大鵬，周文良.基于ArcGIS的地類統計分析工具研發與應用[J].城市勘測，2021（3）：45-48.
3. 李霄，李勇志，孫禧勇，等.督察區域地類圖斑自動套合方法[J].測繪通報，2021（5）：120-123，144.
4. 溫躍，郭云嫣，劉全海，等.基于ArcPy的地類及權屬面積快速分析統計與出圖方法[J].城市勘測，2023（4）：35-38+43.
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