基于ArcPy的界址點坐標(biāo)交換文件輸出

汪元超

（成都市國土規(guī)劃地籍事務(wù)中心，四川 成都 610032）

在勘測定界中，生成專用格式的界址點坐標(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、效率低下，也有利用ArcGIS自帶的模型構(gòu)建器或其他語言實現(xiàn)了這種文件的輸出，但上述方法都存在自動化程度不高、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，并提高工作效率和成果質(zhì)量，有必要研究如何完美實現(xiàn)勘測定界界址點坐標(biāo)TXT文件快速輸出。

1 文件格式簡介

界址點坐標(biāo)交換文件是原國土資源部制定的以純文本格式明文存儲，以便于讀取和管理的標(biāo)準文件格式。最早是應(yīng)用于建設(shè)用地備案中，后陸續(xù)用于制作電子報盤數(shù)據(jù)、增減掛鉤備案、土地開發(fā)整理等，是自然資源系統(tǒng)（原國土系統(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，其中每一個數(shù)據(jù)塊由該地塊的屬性描述和該地塊的節(jié)點坐標(biāo)組成，地塊的屬性描述格式為“界址點數(shù)，地塊面積，地塊編號，地塊名稱，記錄圖形屬性（點、線、面），圖幅號，地塊用途，地類編碼，@”，節(jié)點坐標(biāo)的格式為“點號，地塊圈號，X坐標(biāo)，Y坐標(biāo)”。需要特別注意以下幾點：

（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)點坐標(biāo)中的“X坐標(biāo)”“Y坐標(biāo)”為測量學(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，每個地塊的最后一個坐標(biāo)和該地塊的第一個坐標(biāo)一致。

（4）對于有扣挖的宗地，扣挖出來的地塊需要使用不同的圈號來表示（如圖2所示：一個矩形內(nèi)部挖掉了一個三角形和一個五邊形，矩形的圈號為1，內(nèi)部的三角形和五邊形的圈號在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

2.1 ArcPy簡介

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

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

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

2.2 ArcGIS中的Polygon對象簡介

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

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

圖3 Polylgon對象數(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）、圓弧（Circular Arc）、橢圓?。‥lliptic Arc）、貝塞爾曲線（Bezier Curve）4種類型的曲線，這4種曲線都是由Points坐標(biāo)集合構(gòu)成。在代碼實現(xiàn)的過程中，我們只需要按照這個數(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)的方向是順時針的，內(nèi)環(huán)的方向是逆時針的。如圖4所示。

圖4 Ring的內(nèi)外環(huán)示意圖

3 代碼實現(xiàn)

以圖2為例，圖中包含2個地塊，通過數(shù)據(jù)訪問模塊“da.SearchCursor”按行逐條讀取數(shù)據(jù)，可以直接獲得要素的節(jié)點個數(shù)和面積屬性。而對于節(jié)點坐標(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，很多文獻中是無法處理的，或者處理的方法冗長，這里筆者經(jīng)過反復(fù)調(diào)試，通過將讀取的每一條要素轉(zhuǎn)成JSON格式再通過字典轉(zhuǎn)成List數(shù)組的形式，實現(xiàn)快速讀取要素內(nèi)部部件的每一個節(jié)點坐標(biāo)，除開前面幾行固定需要寫入的文件頭屬性描述，核心的節(jié)點坐標(biāo)輸出功能只用了20多行代碼，整體代碼塊一共50行即實現(xiàn)了相關(guān)功能，充分體現(xiàn)了ArcPy簡潔、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

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

（1）完美支持多部件、多邊形島（挖孔）等各種特殊格式。

（2）自動化程度高，不需要人工干預(yù)。

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

本文僅用不到50行代碼即實現(xiàn)了上述功能，充分體現(xiàn)了ArcPy簡潔、高效的特點。用ArcPy編寫ArcGIS應(yīng)用程序的優(yōu)勢在于，它不僅完整繼承了Python的易學(xué)、易用、易擴展的特性，還能夠完整使用ArcGIS自帶的很多工具包，使初學(xué)者也能夠快速入門并編寫具有復(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。