基于ArcPy的界址點(diǎn)坐標(biāo)交換文件輸出

汪元超

（成都市國(guó)土規(guī)劃地籍事務(wù)中心，四川 成都 610032）

在勘測(cè)定界中，生成專(zhuān)用格式的界址點(diǎn)坐標(biāo)交換文件，通常的做法是從ArcGIS導(dǎo)出為CAD，將提取的坐標(biāo)在Excel中編輯后輸出到文本文件，再編輯相關(guān)的表頭和其他信息，這種方法操作繁瑣、容易出錯(cuò)、效率低下，也有利用ArcGIS自帶的模型構(gòu)建器或其他語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了這種文件的輸出，但上述方法都存在自動(dòng)化程度不高、操作繁瑣，不支持多部件、多邊形島（挖孔）等特殊格式的缺陷，為解決這些痛點(diǎn)，并提高工作效率和成果質(zhì)量，有必要研究如何完美實(shí)現(xiàn)勘測(cè)定界界址點(diǎn)坐標(biāo)TXT文件快速輸出。

1 文件格式簡(jiǎn)介

界址點(diǎn)坐標(biāo)交換文件是原國(guó)土資源部制定的以純文本格式明文存儲(chǔ)，以便于讀取和管理的標(biāo)準(zhǔn)文件格式。最早是應(yīng)用于建設(shè)用地備案中，后陸續(xù)用于制作電子報(bào)盤(pán)數(shù)據(jù)、增減掛鉤備案、土地開(kāi)發(fā)整理等，是自然資源系統(tǒng)（原國(guó)土系統(tǒng)）內(nèi)廣泛使用的一種數(shù)據(jù)交換文件。

該文件包括文件頭屬性描述、地塊坐標(biāo)兩大塊。文件頭屬性描述為12行的固定格式，格式如圖1所示的文件實(shí)例。地塊坐標(biāo)部分根據(jù)具體的地塊數(shù)量為行數(shù)不定的數(shù)據(jù)塊，其中每一個(gè)數(shù)據(jù)塊由該地塊的屬性描述和該地塊的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)組成，地塊的屬性描述格式為“界址點(diǎn)數(shù)，地塊面積，地塊編號(hào)，地塊名稱(chēng)，記錄圖形屬性（點(diǎn)、線、面），圖幅號(hào)，地塊用途，地類(lèi)編碼，@”，節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的格式為“點(diǎn)號(hào)，地塊圈號(hào)，X坐標(biāo)，Y坐標(biāo)”。需要特別注意以下幾點(diǎn)：

（1）地塊屬性描述中的“地塊面積”單位為公頃，需保留4位有效數(shù)字。

（2）節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)中的“X坐標(biāo)”“Y坐標(biāo)”為測(cè)量學(xué)中定義的坐標(biāo)軸，分別代表北坐標(biāo)和東坐標(biāo)，與ArcGIS、CAD和數(shù)學(xué)上定義的坐標(biāo)軸相反。

（3）地塊必須閉合，每個(gè)地塊的最后一個(gè)坐標(biāo)和該地塊的第一個(gè)坐標(biāo)一致。

（4）對(duì)于有扣挖的宗地，扣挖出來(lái)的地塊需要使用不同的圈號(hào)來(lái)表示（如圖2所示：一個(gè)矩形內(nèi)部挖掉了一個(gè)三角形和一個(gè)五邊形，矩形的圈號(hào)為1，內(nèi)部的三角形和五邊形的圈號(hào)在1后面順序遞增，分別為2和3）。

圖1為圖2所示圖形輸出后的文件格式實(shí)例。

圖1 文件格式示例圖

圖2 示例圖形

2 相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)

2.1 ArcPy簡(jiǎn)介

Python是一種通用的支持動(dòng)態(tài)輸入的面向?qū)ο蟮慕忉屝驼Z(yǔ)言，它簡(jiǎn)潔易讀、易于學(xué)習(xí)、易于擴(kuò)展，已成為最流行最熱門(mén)的編程語(yǔ)言。

ArcPy是以ArcgisScripting模塊為基礎(chǔ)并繼承了其功能進(jìn)而構(gòu)建的Python站點(diǎn)包。目的是以實(shí)用高效的方式通過(guò)Python執(zhí)行地理數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)管理和地圖自動(dòng)化創(chuàng)建基礎(chǔ)。

用ArcPy編寫(xiě)ArcGIS應(yīng)用程序的優(yōu)勢(shì)在于，它不僅完整繼承了Python的易學(xué)、易用、易擴(kuò)展的特性，還能夠完整使用ArcGIS自帶的很多工具包，使初學(xué)者能夠快速入門(mén)并編寫(xiě)具有復(fù)雜功能的附加模塊。

2.2 ArcGIS中的Polygon對(duì)象簡(jiǎn)介

本文編寫(xiě)的相關(guān)代碼利用了ArcGIS內(nèi)部的Polylgon對(duì)象，因此首先需要了解Polygon對(duì)象的相關(guān)特性和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

Polylgon對(duì)象是一個(gè)或多個(gè)Ring對(duì)象的有序集合，它可以由單個(gè)Ring對(duì)象構(gòu)成，也可以由多個(gè)Ring組成。其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 Polylgon對(duì)象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)示意圖

從這張圖上可以看出Polygon是Rings構(gòu)成，而Ring又是由Segment構(gòu)成，Segment包含線（Line）、圓?。–ircular Arc）、橢圓?。‥lliptic Arc）、貝塞爾曲線（Bezier Curve）4種類(lèi)型的曲線，這4種曲線都是由Points坐標(biāo)集合構(gòu)成。在代碼實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，我們只需要按照這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造出Points坐標(biāo)集合即可。需要注意的是，組成Polygon的是Ring，其中Ring可以分為OuterRing（外環(huán)）和InnerRing（內(nèi)環(huán)）。外環(huán)和內(nèi)環(huán)都是有方向的，它們的區(qū)別是外環(huán)的方向是順時(shí)針的，內(nèi)環(huán)的方向是逆時(shí)針的。如圖4所示。

圖4 Ring的內(nèi)外環(huán)示意圖

3 代碼實(shí)現(xiàn)

以圖2為例，圖中包含2個(gè)地塊，通過(guò)數(shù)據(jù)訪問(wèn)模塊“da.SearchCursor”按行逐條讀取數(shù)據(jù)，可以直接獲得要素的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)和面積屬性。而對(duì)于節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，尤其是圖2右側(cè)地塊這種有挖孔的多邊形島形式（挖孔）的地塊，很多文獻(xiàn)中是無(wú)法處理的，或者處理的方法冗長(zhǎng)，這里筆者經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)試，通過(guò)將讀取的每一條要素轉(zhuǎn)成JSON格式再通過(guò)字典轉(zhuǎn)成List數(shù)組的形式，實(shí)現(xiàn)快速讀取要素內(nèi)部部件的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，除開(kāi)前面幾行固定需要寫(xiě)入的文件頭屬性描述，核心的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)輸出功能只用了20多行代碼，整體代碼塊一共50行即實(shí)現(xiàn)了相關(guān)功能，充分體現(xiàn)了ArcPy簡(jiǎn)潔、高效的特性。數(shù)據(jù)處理流程如圖5所示，完整代碼如下。

圖5 文件輸出處理流程圖

4 結(jié)束語(yǔ)

文本給出了完整的代碼，基于ArcPy實(shí)現(xiàn)了界址點(diǎn)坐標(biāo)交換文件的快速輸出。相比手動(dòng)編輯或其他方法，主要的改進(jìn)和提升：

（1）完美支持多部件、多邊形島（挖孔）等各種特殊格式。

（2）自動(dòng)化程度高，不需要人工干預(yù)。

相關(guān)代碼已大量運(yùn)用于實(shí)際工作項(xiàng)目中，相比其他方法極大提高了效率和準(zhǔn)確性，以前編輯一個(gè)地塊需要3~5 min，現(xiàn)在只需要不到10 s。

本文僅用不到50行代碼即實(shí)現(xiàn)了上述功能，充分體現(xiàn)了ArcPy簡(jiǎn)潔、高效的特點(diǎn)。用ArcPy編寫(xiě)ArcGIS應(yīng)用程序的優(yōu)勢(shì)在于，它不僅完整繼承了Python的易學(xué)、易用、易擴(kuò)展的特性，還能夠完整使用ArcGIS自帶的很多工具包，使初學(xué)者也能夠快速入門(mén)并編寫(xiě)具有復(fù)雜功能的附加模塊。本文為ArcPy應(yīng)用于各種矢量和柵格數(shù)據(jù)的批處理提供了一些方法和思路。