基于Python的空間數(shù)據(jù)批處理在編制土地利用現(xiàn)狀圖中的應(yīng)用

張 靜 管莉莉 周 赟

（江蘇省工程勘測研究院有限責任公司，江蘇揚州 225002）

0 引言

土地利用現(xiàn)狀圖是土地利用調(diào)查的重要成果之一，是土地利用現(xiàn)狀的直觀表現(xiàn)，是應(yīng)用最廣泛、最頻繁的成果。其中，鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地利用現(xiàn)狀圖件應(yīng)當反映鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地利用的空間分布特征，給水利和國土等相應(yīng)部門提供輔助決策和實施管理功能的依據(jù)。土地利用現(xiàn)狀圖的編制及數(shù)據(jù)庫的建設(shè)主要在ARCGIS 中實現(xiàn)，應(yīng)用ARCGIS 的數(shù)據(jù)編輯、空間處理和制圖模塊可以有效地進行土地利用現(xiàn)狀圖的編制，而采用Python 腳本的地理處理工具在ARCGIS 中能更加方便地集成各種數(shù)據(jù)處理操作，自動完成鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地利用現(xiàn)狀圖的數(shù)據(jù)庫建立，最后采用標準符號化模板進一步完成圖件的符號化工作。

1 ARCGIS 中Python 腳本的運用

Python 是ESRI 支持的腳本語言之一，是一種開源的、編譯性的、動態(tài)類型的、面向?qū)ο蟮哪_本語言之一。Python 包含在ArcGIS 9 中，典型安裝時與其他組件一起安裝。這種腳本語言特別強調(diào)開發(fā)速度和代碼的清晰程度。它可以用來開發(fā)各種程序，從簡單的腳本任務(wù)到復(fù)雜的、面向?qū)ο蟮膽?yīng)用程序都有很好的應(yīng)用。Python還被當作一種入門程序員最適合掌握的優(yōu)秀語言，因為它免費、面向?qū)ο髲V、擴展性強，同時執(zhí)行嚴格的編碼標準。Python 作為目前ArcGIS 主要支持的腳本語言，功能強大，簡單易學，用它來編寫腳本程序是解決批量處理行之有效的方法［1］。Python 創(chuàng)建腳本工具可方便地集成操作使用ArcGIS 里眾多的地理處理工具。

用Python 編寫腳本程序不需要掌握太多的組件、函數(shù)，它主要是通過Geoprocessor 對象的方法、屬性來實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理的。生成Geoprocessor 對象變量有兩種方式：一種是導(dǎo)入COM 接口。該方式僅能在WINDOWS 平臺下調(diào)用，例如：import win32com.client#導(dǎo)入win32com.client 模塊gp=win32com.client.Dispatch（“esriGeoprocessing.GpDis-patch.1”）；生成一個Geoprocessor變量。另一種方式是導(dǎo)入ArcGISScripting模塊。該模塊從9.2 版本開始提供，可跨平臺調(diào)用，是目前最常用的方式［2］。

2 土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫批量處理方法

ArcGIS 平臺中的ArcToolbox 工具箱本身具備批量處理功能。在ArcToolbox 工具箱中的各個工具上單擊右鍵，選擇“BATCH”，即可調(diào)出批量處理對話框。該模式為ArcGIS平臺批量處理的通用模式，要求所有需要處理的數(shù)據(jù)都必須存放在同一目錄下，而且數(shù)據(jù)處理成果的命名也自動設(shè)置相同，日常的數(shù)據(jù)處理工作大都不滿足這樣的條件。因此，二次開發(fā)是解決批量處理更有效的方法。

2.1 Python 腳本批量處理的優(yōu)點

在大批量生產(chǎn)過程中，利用ArcGIS 的ArcToolbox 工具箱來實現(xiàn)分鎮(zhèn)裁切和數(shù)據(jù)入庫，需要分別打開多個ArcToolbox 工具，對工具中的各個參數(shù)分別賦值，并且需要建立多個Personal GeoDatabase 數(shù)據(jù)庫將裁切出來的數(shù)據(jù)圖層分別導(dǎo)入，操作十分繁瑣，而且會產(chǎn)生大量的shapefile 中間文件，分割不同圖層產(chǎn)生的數(shù)據(jù)文件名稱相同，也需要重命名。為了提高工作效率，筆者設(shè)計了基于Python語言的腳本工具，是可以集成多個GIS 空間數(shù)據(jù)處理功能的工具，只需要操作一次，方便快捷。與VB、VC 等高級編程語言進行二次開發(fā)不同，用Python 編寫腳本程序不需要掌握太多的組件、函數(shù)，它主要是通過Geoprocessor 對象的方法、屬性來實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理［3］。

2.2 處理的流程

處理方法的思路是利用行政區(qū)圖層的鎮(zhèn)界對年度變更后的土地利用數(shù)據(jù)庫進行裁切處理，并將同一個鎮(zhèn)區(qū)的數(shù)據(jù)圖層導(dǎo)入到相應(yīng)的鎮(zhèn)區(qū)數(shù)據(jù)庫中。批處理工具是將這一系列的地理處理功能集成到一個工具中，實現(xiàn)一體化處理，如圖1 所示。

2.3 創(chuàng)建Python 腳本工具

圖1 處理流程

在ARCGIS 里創(chuàng)建一個ArcToolbox工具，載入Python 語言編制的批處理腳本文件，形成一個可視化、可選參數(shù)的地理處理工具，方便用戶操作不同的GIS 數(shù)據(jù)庫，選擇成果放置的目錄。首先需要設(shè)計工具的參數(shù)設(shè)置，在ArcToolbox 里選添加->scripts，在屬性里設(shè)置相應(yīng)的輸入、輸出參數(shù)，如圖2 所示。

圖2 工具的參數(shù)設(shè)置

批處理算法的主要代碼如下：

程序的運行有2 種方式:一是可以啟動IDLE，也就是Python 的GUI。在Python Shell 中可以通過打開后綴為py（py 是Python 腳本的標準文件擴展名）的程序文件來執(zhí)行。二是通過Python（Command Line）命令窗口來執(zhí)行［4］。

我們需要將腳本加進工具（Making a script into a tool），ArcToolbox 或ModelBuilder 或Command line 中使用。在ArcCatalog 里，定位到Python腳本保存的文件夾，最好和數(shù)據(jù)在一個盤里，右鍵->新建toolbox，在toolbox里，右鍵toolbox，選添加->scripts，依次導(dǎo)入腳本文件，如圖3 所示。

圖3 工具里加載Python 文件

完成后保存，雙擊工具，分別導(dǎo)入原始土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫和行政區(qū)圖層，選擇裁切字段為行政區(qū)代碼（XZQDM），運行后的成果即各個鎮(zhèn)區(qū)的土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫，運行效果如圖4 所示。

圖4 工具運行界面

3 鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地利用現(xiàn)狀圖的編制及符號化

鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地利用現(xiàn)狀圖主要包含數(shù)學基礎(chǔ)、圖廓內(nèi)地理要素和整飾要素三大內(nèi)容。數(shù)學基礎(chǔ)主要是公里網(wǎng)及注記；圖廓內(nèi)地理要素包括地類圖斑、線狀地物、權(quán)屬界線、行政區(qū)界線、行政區(qū)、宗地等；整飾要素有圖框、圖名、指北針、比例尺、圖例、坐標系及制圖單位名稱和日期等文字注釋。

鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地利用現(xiàn)狀圖需采用規(guī)范的符號和圖面整飾，為了方便快速完成多幅分鎮(zhèn)圖件的符號化，筆者采用已有的標準規(guī)范的土地利用現(xiàn)狀圖中的圖層符號化樣式，制作成現(xiàn)狀圖模板，即將已符號化的現(xiàn)狀圖的圖層分別導(dǎo)出另存為模板圖層，此時模板圖層已帶有符號化系統(tǒng)，只要目標圖層的屬性字段和模板圖層的符號化字段相匹配，即可根據(jù)該字段自動進行符號渲染。新建一個mxd，加載土地利用現(xiàn)狀圖數(shù)據(jù)，然后分別通過在圖層屬性symbolgy 里導(dǎo)入已有模板圖層的符號系統(tǒng)，如圖5 所示，即可自動完成現(xiàn)狀圖數(shù)據(jù)符號化。

圖5 現(xiàn)狀圖圖層符號庫導(dǎo)入

4 結(jié)語

利用Python 語言編寫程序可以簡化手工操作的步驟，對于大批量流程作業(yè)將大幅提高工作效率。通過使用Python 語言可輕松實現(xiàn)ArcGIS 的各項功能，實現(xiàn)批量地理空間數(shù)據(jù)的自動化處理，對我們的日常數(shù)據(jù)處理工作有很大的幫助。

通過Python 工具化生產(chǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫及結(jié)合現(xiàn)狀圖符號化模板的一次性導(dǎo)入，可使得鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地利用現(xiàn)狀圖的編制過程更加便捷，大大提高批量生產(chǎn)土地利用現(xiàn)狀圖的效率。

［1］彭海波，向洪普.基于Python 的空間數(shù)據(jù)批量處理方法［J］.測繪與空間地理信息，2011，34（4）：81-87.

［2］湯安國，楊昕.ArcGIS 地理信息系統(tǒng)空間分析實驗教程［M］.北京：科學出版社，2006：466-467.

［3］葉寶瑩，楊農(nóng).利用ArcGIS 構(gòu)建地形圖分幅空間數(shù)據(jù)庫［J］.測繪科學，2008，33（3）：207-209.

［4］戴立乾，高鵬.淺析Python 語言在縣級坡度分級圖制作中的應(yīng)用［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學，2009，37（23）：11324-11325，11327.