基于Python的營(yíng)造林?jǐn)?shù)據(jù)驗(yàn)收方法

曹霸，陳興亞，黃冰清，王洪波，盧鵬*

（1.貴州林業(yè)勘察設(shè)計(jì)有限公司，貴州　貴陽(yáng)　550003；2.貴州省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院）

基于Python的營(yíng)造林?jǐn)?shù)據(jù)驗(yàn)收方法

曹霸1，陳興亞2，黃冰清2，王洪波1，盧鵬2*

（1.貴州林業(yè)勘察設(shè)計(jì)有限公司，貴州貴陽(yáng)550003；2.貴州省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院）

本文簡(jiǎn)要介紹了Python語(yǔ)言，并對(duì)貴州省營(yíng)造林?jǐn)?shù)據(jù)驗(yàn)收流程中使用到的ArcGIS圖形檢查工具利用Python語(yǔ)言進(jìn)行集成，生成自定義工具，利用這個(gè)工具對(duì)營(yíng)造林?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行檢查驗(yàn)收，在一定程度上提高了數(shù)據(jù)檢查驗(yàn)收的工作效率。

Python；ArcGIS；腳本工具；營(yíng)造林?jǐn)?shù)據(jù)；驗(yàn)收方法

Python是一種面向?qū)ο?、語(yǔ)法清晰、開(kāi)源的腳本語(yǔ)言，從簡(jiǎn)單的到復(fù)雜的腳本任務(wù)，從獨(dú)立的到復(fù)雜的應(yīng)用程序都可以實(shí)現(xiàn)。地理信息系統(tǒng)經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)深入到各行各業(yè)。地理信息系統(tǒng)的快速發(fā)展推動(dòng)了相關(guān)軟件的進(jìn)步，作為地理信息系統(tǒng)軟件中比較有代表性的軟件ArcGIS被廣泛應(yīng)用［1］。貴州省2015年?duì)I造林?jǐn)?shù)據(jù)驗(yàn)收檢查內(nèi)容多，需要利用ArcGIS多個(gè)工具對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，檢查工作非常繁瑣。為此，本文利用Python進(jìn)行開(kāi)發(fā)，對(duì)營(yíng)造林?jǐn)?shù)據(jù)驗(yàn)收所用的ArcGIS工具進(jìn)行集成，生成腳本工具，在營(yíng)造林?jǐn)?shù)據(jù)檢查驗(yàn)收時(shí)利用該工具，在一定程度上提高了工作效率。

1　Python語(yǔ)言

Python于1991年第一次公開(kāi)發(fā)行，從而是一門(mén)優(yōu)秀的腳本語(yǔ)言［2］。圖1展示了Python的優(yōu)點(diǎn)。

2　營(yíng)造林?jǐn)?shù)據(jù)驗(yàn)收流程

營(yíng)造林?jǐn)?shù)據(jù)驗(yàn)收主要包括兩個(gè)部分：屬性檢查和圖形檢查。其中屬性檢查主要在Access里檢查，本文不詳細(xì)敘述。圖形檢查是在ArcGIS中進(jìn)行檢查，檢查的內(nèi)容包括數(shù)據(jù)庫(kù)字段結(jié)構(gòu)比較、拓?fù)錂z查、多部件檢查、重號(hào)檢查和縫隙檢查，見(jiàn)圖2。

圖1　Python優(yōu)點(diǎn)

其中，字段比較是對(duì)每個(gè)縣的檢查數(shù)據(jù)和模板數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，以保證后期對(duì)全省數(shù)據(jù)進(jìn)行合庫(kù)時(shí)每個(gè)縣的庫(kù)結(jié)構(gòu)相同；拓?fù)錂z查是對(duì)營(yíng)造林?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行拓?fù)浞治觯乐剐“鄨D層存在自身重疊和相互重疊；多部件檢查是為了防止小班圖層存在多部件；重號(hào)檢查是為了保證小班圖層無(wú)重號(hào)；縫隙檢查是為了保證小班與小班之間不存在縫隙，縫隙最小為100m2。

3　檢查工具實(shí)現(xiàn)

根據(jù)圖形檢查的內(nèi)容，利用ArcGIS自帶的Python腳本編輯器，實(shí)現(xiàn)字段比較、拓?fù)錂z查、多部件檢查、重號(hào)檢查和縫隙檢查。

3.1字段比較

字段比較工具包括9個(gè)參數(shù)：模板表、數(shù)據(jù)表、排序字段、比較類(lèi)型、忽略類(lèi)型、屬性容差、忽略字段、是否連續(xù)比較、比較結(jié)果輸出文件。具體參數(shù)設(shè)置如下所示：

base_table=path_base+"/"+"YZL_PY_ZLYSXB"

圖2　圖形檢查內(nèi)容圖

test_table=path_test+"/"+"YZL_PY_ZLYSXB"

sort_field="OBJECTID"

compare_type="SCHEMA_ONLY"

ignore_option="IGNORE_EXTENSION_PROPERTIES；IGNORE_SUBTYPES；IGNORE_RELATIONSHIPCLASSES"

attribute_tolerance=""

omit_field="OBJECTID；SHAPE；SHAPE_Length；SHAPE_Area；aa；aaa"

continue_compare="NO_CONTINUE_COMPARE"

compare_file=path+"/"+"zl.txt"

其中path_base，path_test分別為模板數(shù)據(jù)路徑和檢查數(shù)據(jù)路徑。

工具運(yùn)行語(yǔ)句如下：

compare_result=arcpy.TableCompare_management（base_table，test_table，sort_field，compare_type，ignore_option，attribute_tolerance，omit_field，continue_compare，compare_file）

3.2拓?fù)錂z查

拓?fù)錂z查包括兩個(gè)內(nèi)容：小班圖層自身重疊和小班圖層之間的相互重疊。主要為創(chuàng)建拓?fù)?、添加要素到拓?fù)?、添加屬性到拓?fù)浜万?yàn)證拓?fù)?。具體語(yǔ)句如下：

arcpy.CreateTopology_management（path_test，" topology"）

arcpy.AddFeatureClassToTopology_management（" topology"，"YZL_PY_ZLYSXB"，1，1）arcpy.AddFeatureClassToTopology_management（"topology"，"YZL _PY_FYYSXB"，1，1）

arcpy.AddRuleToTopology_management（"topology"，"Must Not Overlap（Area）"，"YZL_PY_ ZLYSXB"，""，""，""）

arcpy.AddRuleToTopology_management（"topology"，"Must Not Overlap（Area）"，"YZL_PY_ FYYSXB"，""，""，""）

arcpy.AddRuleToTopology_management（"topology"，"Must NotOverlap With（Area-Area）"，"YZL_PY _FYYSXB"，""，"YZL_PY_ZLYSXB"，""）

arcpy.ValidateTopology_management（"topology"）

3.3多部件檢查

多部件檢查步驟包括三步：首先，創(chuàng)建一個(gè)新的字段，然后把OBJECT字段的值賦給這個(gè)字段；其次，對(duì)小班圖層使用MultipartToSinglepart工具炸開(kāi)多部件；最后，對(duì)炸開(kāi)后的圖層屬性表統(tǒng)計(jì)第一步新建的字段，如果有數(shù)量大于等于2的記錄，則說(shuō)明圖層中存在多部件。具體語(yǔ)句如下：

arcpy.AddField_management（"YZL_PY_ ZLYSXB"，"aa"，"TEXT"，""，""，100）arcpy.Calculate－

Field_management（"YZL_PY_ZLYSXB"，"aa"，"！OBJECTID！"，"PYTHON"）

arcpy.MultipartToSinglepart_management（"YZL _PY_ZLYSXB"，"YZL_PY_ZLYSXB_multi"）

arcpy.Frequency_analysis（"YZL_PY_ZLYSXB _multi"，path+"/"+"zl_multi_frequency"，"aa"）

3.4重號(hào)檢查

本次營(yíng)造林?jǐn)?shù)據(jù)驗(yàn)收中重號(hào)檢查用的字段為上報(bào)年度、項(xiàng)目名稱(chēng)、村代碼和內(nèi)業(yè)小班號(hào)。在重號(hào)檢查時(shí)先對(duì)這四個(gè)字段進(jìn)行運(yùn)算生成唯一編號(hào)，然后再對(duì)唯一編號(hào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。如果唯一編號(hào)數(shù)量大于等于2則說(shuō)明小班圖層中有重號(hào)，就需要對(duì)重號(hào)小班重新編號(hào)，直到屬性表中每個(gè)記錄都是唯一。具體語(yǔ)句如下所示：

arcpy.AddField_management（"YZL_PY_ ZLYSXB"，"aa"，"TEXT"，""，""，100）arcpy.Calculate－Field_management（"YZL_PY_ZLYSXB"，"WYBH"，"！CUN！"+"！NYJCXBH！"，"PYTHON"）arcpy.CalculateField_management（"YZL_PY_ZLYSXB"，"aa"，"！ZCSBND！"+"！XMMC！"+"！WYBH！"，"PYTHON"）

arcpy.Frequency_analysis（"YZL_PY_ZLYSXB"，path+"/"+"zl_重號(hào)_frequency"，"aa"）

3.5縫隙檢查

縫隙檢查首先利用縣面圖層對(duì)小班圖層進(jìn)行擦除，然后利用工具M(jìn)ultipart to Singlepart炸開(kāi)擦除后的圖層，最后計(jì)算炸開(kāi)圖層中每個(gè)小班的面積。如果小班的面積小于100m2，則這個(gè)小班就是縫隙，就要排查產(chǎn)生縫隙的原因并進(jìn)行修改。具體語(yǔ)句如下所示：

arcpy.Erase_analysis（"縣面"，"YZL_PY_ ZLYSXB"，"YZL_PY_ZLYSXB_Era"，""）

arcpy.MultipartToSinglepart_management（"YZL_ PY_ZLYSXB_Era"，"YZL_PY_ZLYSXB_Era_Mul"）arcpy.CalculateAreas_stats（path_dir+"/"+" YZL_PY_ZLYSXB_Era_Mul_reproject"，path_dir+"/" +"YZL_PY_ZLYSXB_Era_Mul_reproject_mj"）

完成了字段比較、拓?fù)洳樵?xún)、多部件檢查、重號(hào)查詢(xún)和縫隙查詢(xún)功能后，進(jìn)一步把這些功能集成為一個(gè)工具。

4　Python腳本工具應(yīng)用

在ArcGIS的腳本編輯器完成代碼編寫(xiě)后，在ArcGIS中進(jìn)一步把代碼集成為一個(gè)工具，方便檢查人員的使用。具體流程如下：

（1）在Catalog中，選擇Toolboxes，新建一個(gè)Toolbox。

（2）選擇Toolbox，單擊右鍵，選擇add→script，設(shè)置合適的工具名字和標(biāo)準(zhǔn)，點(diǎn)擊下一步，選擇script file，即上面編寫(xiě)的Python腳本，點(diǎn)擊下一步，輸入display name和data type，這里選擇數(shù)據(jù)驗(yàn)收數(shù)據(jù)庫(kù)和模板數(shù)據(jù)庫(kù)，data type為 workspace or Feature，點(diǎn)擊Finish即可生成新的工具。

（3）雙擊生成的工具，如圖3所示，選擇驗(yàn)收數(shù)據(jù)庫(kù)和模板數(shù)據(jù)庫(kù)，點(diǎn)擊OK。

運(yùn)行過(guò)程如圖4所示，運(yùn)行時(shí)間為70 s左右。如果直接利用ArcGIS，涉及到多個(gè)工具，輸入?yún)?shù)多，根據(jù)實(shí)際情況，檢查一個(gè)縣的營(yíng)造林?jǐn)?shù)據(jù)需要40min左右；通過(guò)應(yīng)用腳本工具，僅需要15min左右，這樣就在一定程度上提高了工作效率。

生成的結(jié)果如圖5所示，具體結(jié)果包括字段比較結(jié)果、拓?fù)錂z查結(jié)果、多部件檢查結(jié)果、重號(hào)檢查結(jié)果、縫隙檢查結(jié)果以及每項(xiàng)檢查的中間結(jié)果，通過(guò)分析即可得到數(shù)據(jù)檢查驗(yàn)收的結(jié)果，判斷數(shù)據(jù)是否合格。

5　結(jié)語(yǔ)

本文根據(jù)貴州省營(yíng)造林?jǐn)?shù)據(jù)驗(yàn)收遇到的問(wèn)題，結(jié)合Python和ArcGIS進(jìn)行腳本語(yǔ)言的編寫(xiě)，自定義了圖形數(shù)據(jù)檢查工具，在一定程度上降低了工作量，提高了檢查效率。但是也存在不足之處，后續(xù)可以在本文的基礎(chǔ)上繼續(xù)改進(jìn)，使它對(duì)于復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也可以進(jìn)行檢查驗(yàn)收。

圖3　數(shù)據(jù)驗(yàn)收工具

圖4　腳本工具運(yùn)行過(guò)程圖

圖5　Python運(yùn)行生成的結(jié)果

［1］潘雪婷.基于Python的控件分析模型的實(shí)現(xiàn)［D］.北京:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)，2010.

［2］Wesley J.Chun著，宋吉廣譯.Python核心編程 （第二版）［M］.北京:人民郵電出版社，2008.

（責(zé)任編輯：楊婷婷）

S711

A

2095-0152（2016）05-0053-03

2016-07-26

2016-08-29

貴州省林業(yè)科研課題（黔林科合［2016］（03）號(hào)）、云南省教育廳項(xiàng)目（2014J100）、貴州省林業(yè)科研課題（黔林科合J字［2013］（4）號(hào)）。

曹霸（1989-），男，碩士，主要從事林業(yè)3S技術(shù)與應(yīng)用研究工作。E-mail:cl98904@163.com

盧鵬（1983-），男，高級(jí)工程師，主要從事林業(yè)信息技術(shù)應(yīng)用方向工作。E-mail:158263077@qq.com