Python脚本入门学习经典手册(93页).doc

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1、-Python脚本使用详解目录写在前面的话2前言2一、PYTHON语言基础31数学运算符32字符串操作43模块的使用（Modules）54使用def构建函数65流程控制结构：If，While，For66简单输入和输出9二、ARCGIS&PYTHON101如何创建地理处理对象（geoprocessor object）102获取地理处理帮助102.1举例：如何使用Geoprocessor Programming Model中的Lists113使用地理处理工具Toolboxes和Aliases114在建模中使用脚本（Scripts in ModelBuilder）125 在PythonWin里调试地

2、理处理脚本185.1 调试选择和消息195.2PythonWin的调试工具205.3地理处理工具举例216使用描述（Describe）和存在（Exists）获取数据信息216.1描述226.2存在（Exists）236.3在循环中使用描述和存在237在Python脚本中使用地图代数（Map Algebra）268数据管理和指针（Data Management and Cursors）278.1数据管理（Data Management）278.2指针（Cursors）28附录1：地理处理脚本中输入&输出方法指南31附录2：其他32写在前面的话一直想学习ArcGIS中的Python脚本，大四下半学

3、期终于有了时间，可是想找到这么一本好的教材不容易。茫茫互联网，终于找到了，对其中如获至宝，独乐乐不如众乐乐，现在将其教程翻译并结合自己的学习情况给出总结。希望能够给更多想学习Python的同学一个参考。另外，在我刚开始接触Python时，是看了，在此致谢。我想从两个大部分总结：一、Python语言基础；二、ArcGIS&Python。其中第一部分参考了、等书籍文献。对于多数读者来说，可能或多或少有一些编程基础，所以理解起来应该不成问题。文中多数来自Jerry Davis教授的主页，放在“C:prog”目录下，为了直观，我将运算结果一并编辑，方便参考。值得一提的是ArcGIS的在线帮助文档，一个

4、实时更新的GIS宝库，很多专业性知识都可以找到答案，点击链接、。获取更过脚本例子来学习 ：ESRI的是个不错的选择。由于我也是初次接触，翻译或者心得难免有纰漏之处，希望同仁们可以多多交流！前言在GIS建模或GIS数据管理中，你可能经常需要处理一系列步骤才可以完成的工作；你可能有一个工作目录下的数据需要重投影、裁剪到研究区域，或者用某种方法组合成期望的结果；我们也经常需要根据不同情形用不同方法处理数据，因此我们需要作出选择，而高质量的决策需要考虑很多低水平的决策，这可以通过脚本程序模型辅助完成。脚本编程的主要目的是使枯燥的处理数据工作自动化，通过逻辑来指挥处理过程。我想自动化和逻辑是关键，它们区

5、别于我们多数使用计算机时的交互活动。我们发E-mail，写文章或者设计地图，都需要和计算机交互，而处理一系列数据，我们需要自动化和利用逻辑来指导自动化。在地理处理脚本逻辑中，我们需要在允许我们做的事情中作出决定，比如，处理栅格数据不同于矢量数据，或为没投影的数据设置投影，或处理仅在特定时间搜集的数据集。对于重要的GIS工作来说，脚本以及其他形式的程序是必需的，而非可有可无。在接下来的联系中，我们会探索Python的使用以及创建脚本来使用ArcGIS里众多的地理处理工具。所有你能在ArcToolbox或Model中使用的工具都能够用在Python脚本中，这些脚本可以生成脚本工具，像其他地理处理工

6、具一样使用。一、Python语言基础安装PythonWin，在ArcGisDesktop9.3.isoDesktopPythonWin目录下可以找到PythonWin的安装程序，默认是不安装的，。同时会安装win32com以及允许任何脚本在基于Dispatch的地理处理过程中工作。ArcGIS10中引入了全新的Python Window来增强内嵌的Python体验。警告：不要尝试更新随ArcGIS安装的Python到一个新的版本！下面介绍Python的一些简单语法和规则。1数学运算符Python提供了多样化的通用数学运算符多数编程语言的特征，以及许多通过import的modules提供的符号。

7、常用的有+,-,*,/,*(幂),%(取模，即除后的余数)。下面的表格显示了整型（Integer）和浮点型（Float）各种组合运算的结果，记住一条规则，只要参与运算的有浮点型，则结果为浮点型；全为整型时，结果才为整型。输入表达式结果Notes2+35整型结果2.+35.02.是浮点型，结果浮点型2-3-12*36整型结果2.*36.0浮点型5/22整型5./22.55%21取模Az=270Newaz=az+180Print newaz%36090取模的用途之一方位角加180后逆转方向5*22525*0.55.0没有sqrt()功能，除非添加math模块2字符串操作注：使用Python帮助：有

8、超过30种内置方法来处理字符，请到Sequence Types下的String Methods寻找帮助！字符串是一串字母，比如San Francisco，字符串下标从0开始。学习字符串语法的最好方法是自己动手尝试，下标展示之：输入结果Notesprint zhulj.capitalize()Zhuljs.capitalize()即将capitalize()方法用于ss=zhuljprint s.capitalize()print s0zStrings可以像一个字母列表一样处理，第一个字母下标为0，某个字符段可以用1:3来格式化：从第1个的开头到第3个的开头，不包括下标为3的字母；s-1表示倒过

9、来第一个，相当于slen(s)-1s1=s1print s1hprint s-2:ljprint s2:3uprint s2:4ulprint s2:,s:5ulj zhuljs2=s.upper()print s2ZHULJ我们可以将字符串方法的结果赋给新的变量s3=s+s2print s3zhuljZHULJ字符串组合用“+”print s*3zhuljzhuljzhulj字符串重复用“*”，后为重复次数selstr=elev1000print selstrelev1000字符串可以使用单引号或双引号，跨行时用双引号。othersel=”elev1000”print otherselele

10、v1000print s.isupper()False一些方法返回值为布尔型（True或False），一些返回索引值（下标值）print s2.isupper()Truep=d:/work/lu.shpprint p.find(.)10print p.find(/)2plist=p.split(/)print plistd:, work, lu.shp你可以用split()方法解析出不同的字符串片段，并创建一个列表（List），我们可以使用其中不同的元素print plist0d:print plist1workp2=d:worksoil.shpprint p2d:worksoil.shp反斜

11、线“”和某些字母一起有特殊用法，如n为换行，“”为转义字符，如“”则表示“”print Jerrys KidsJerrys Kidsprint JerrysnKidsJerrysKidsp3=rd:worksoil.shpprint p3d:worksoil.shp字符串前加“r”则强制“”代表其本身，而非转义字符，这对于文件路径的操作很方便3模块的使用（Modules）Python提供了一系列内置的方法（大量依赖于模块）用于通用编程。Python安装时自带了大量Modules，最常用的有math,sys,random,array以及os.path。当然还有好多Modules可以下载，比如数字

12、处理（Numeric）numpy，可在或里搜索。页面中列举了一些。使用Module前，必须import之。通常我们会将一行import 放在程序顶部，比如：import arcgisscripting当然，这不必成为你程序的第一行，但必须在使用它里面方法之前。当要引用多个模块是，中间用逗号分隔，比如：import arcgisscripting,sys,string,os,math我们也可以自己为频繁使用的方法创建Module，下面，我们开始体验内置的Modules。math和random模块很多常用的数学计算功能都可以通过math找到，比如三角计算或对数计算，如果要使用复杂数字，就使用cma

13、th模块。和之前一样，通过以下表格来体现模块的使用：输入结果Notesimport mathprint math.log10(100)2.0以10为底的对数print math.log(100)4.60517018599自然对数print math.pi3.14159265359是一个静态常量，所以不需要括弧pi=math.piprint pi3.14159265359如果不想总是输入“math.pi”可以将其赋给一变量pi3.1415926535897931不需要print即可查看变量值print math.sin(radians)print math.cos(radians)print m

14、ath.tan(radians)三角函数的计算是弧度制degrad=pi/18045*degrad0.78539816339744828度转化为弧度sin=math.sinsin(45*degrad)sin(90*degrad)0.707106781186547461.0即使功能函数（像sin）都可以赋给一个变量math.e2.7182818284590451math.hypot(3,4)5.0此方法是求三角形的斜边x1=520382;y1=4152373x2=520475;y2=4152963不同赋值语句间用“；”分隔xr=x2-x1yr=y2-y1math.hypot(xr,yr)math

15、.sqrt(xr*2+yr*2)(xr*xr+yr*yr)*0.5597.28468923956189不同的方式，相同的结果import randomrandom.random()0.27281588185756478random()方法，每次结果都不同，值域为0.0,1.0)rnd=random.randomrnd()0.4456393835072503mu=50s=10print random.gauss(mu,s)46.5282021944使用def构建函数有点像Module，但更简单，函数是一个自己定义功能，用在之后的代码中，并且提供任何你想要使用的参数。这个函数从此可像变量那样在程序

16、中使用，结合例子更容易理解。接下来的代码定义了一个将度转换为弧度的简单函数，同时也定义了一个弧度转换为度的函数，它们和Excel内置的函数类似。import mathdef radians(angdeg): return angdeg*math.pi/180def degrees(angrad): return angrad*180/math.piprint math.sin(radians(45)print degrees(math.acos(0.5)运行之，得到结果：0.707106781187 60.0 5流程控制结构：If，While，For任何脚本或编程语言的一个重要特征就是执行一系

17、列不同情形语句的能力。你想要创建一系列山影栅格来代表夏天、冬天和春秋分。山影（hillshade）工具需要有太阳高度角和方位角作为输入参数。重要日期太阳倾角夏至（6月21日）23.44春秋分（3月21日，9月21日）0冬至（12月21日）-23.44接下来是一段相当简单的代码，通过太阳倾角（太阳光线正午垂直照射的纬度）获取太阳角和方位角以及纬度。输入两个参数：lat（研究区域的纬度，南半球为负）和decl（太阳倾角），由此得到sunangle和azimuth：lat=30decl=20sunangle=90-lat+declazimuth=180if sunangle90: sunangle=

18、180-sunangle azimuth=0print sunangle,azimuth上面的例子中lat和decl强制赋了值。有三种流程控制操作：if 仅在一个特定情形下才执行语句；while 当一种情形存在下，持续执行语句for 遍历一系列值这些语法和def有些相似：初始语句后加顿号、需要执行的语句块有缩进。这三个结构的一些重要的公共特征：if、while、for语句均以冒号结尾，接下来是缩进的代码块，用于if、while、for定义的情形。在脚本编写窗口，你会发现，你在一行末尾打上冒号后，下一行自动缩进，在接下来的一行按下退格键取消缩进。如果你只需做一件事情，你可以在冒号后面同一行添加简

19、短的语句，比如：if x0: print x 比0大print 下一行不要缩进了。if（continued）接下来，我们会探索一下另一个方便的模块：os.path:开始之前，在d:/下创建一个“testfolder”文件夹，然后新建一个“test.txt”文件；尝试以下代码段，确保print语句前有缩进。import os.pathif os.path.exists(d:/testfolder/test.txt): print 测试文件夹存在 print txt文件存在elif os.path.exists(d:/testfolder): print 测试文件夹存在 print 测试文件夹存在

20、，但txt文件不存在else: print 两者都不存在可选探索示例接下来的例子做的事情对GIS非常重要，但是实际上不用任何地理处理代码。USGS7.5米分辨率DEM（数字高程模型）是文本文件（USGSDEM文件），投影为UTM，UTM北向和东向单位是米，但是高程单位可能是英尺（feet）或米（meters）。因此在获取垂直或水平距离信息时会有问题，比如坡度可以通过垂直距离/水平距离获得。如果你不在使用Z值之前设置为0.3048，将会出现错误结果。但是不幸的是，你可能不知道DEM文本文件的垂直单位是英尺还是米。这些信息保存在第539个字符里，“1”代表英尺，“2”代表米，所以可以通过读取这个文

21、件判断。下面的脚本演示了上述内容：import fileinputinfile=rc:progpendatawoodside.demfirstline=fileinput.input(infile)0unitchar=firstline539unit=(unknown:not a 7.5 DEM?)if unitchar=1:unit=feetif unitchar=2:unit=metersprint nElevation in+ +unitfileinput.close()输出结果：Elevation in feetwhile（continued） 运行下面的代码，说明了一种while循环

22、：x=1while x10: print x x=x+1屏幕依次输出19 下面说明一下“=”（等于）的概念：x=5z=x=4print z输出Falsex=5z=x=5print z输出True“=”是逻辑运算符之一，其他有“”（大于）、“=”（大于或等于）、“=”（小于或等于）、“”（不等于）。使用逻辑运算符计算得到结果为布尔型：true（1）和false（0）。下面例子简单体会一下布尔型表达式：x=1while x10:print xx=x+1表达式“x10”结果是true或false，所以这样允许我们在计算完一种情况时运行一系列代码。许多情况下我们需要使用条件代码。while循环的一个优

23、点是允许我们跳过整个部分，如果条件不满足初始情况。由于while提供一种容易结束循环的方法，我们甚至用它代替if语句。当循环一个数据集时（GIS中很常用的工作）while循环很有用。在后面地理处理中我们会接触一些例子。for 尝试下面代码，演示了for循环：for x in 1,2,3,4:（注：1,2,3,4用range(1,5)代替是一样的）msg=hello worldprint str(x)+ +msg（注：当我们希望一个数字x和字符串连接时，必须先对数字进行格式转换即str(x)，否则系统报错） 下面的代码创建并输出指定文件夹内shp文件名列表（每个都以.shp结尾）import o

24、sws=c:/prog/hmbareailist=os.listdir(ws)#创建一个列表保存工作文件夹内的文件fcs=#创建一个空列表，保存结尾为.shp的文件for i in ilist: if i.endswith(.shp): fcs.append(i)for fc in fcs:print fc（输出结果如右图所示） 下面这个例子的循环较多次数。变量mu是算术平均数，s是标准差这两个是random.gauss()用到的参数，可以尝试改变n的值查看结果！import randommu=50s=10z5=mu-s*1.96z95=mu+s*1.96count=0n=100000for

25、i in range(n): x=random.gauss(mu,s) if xz95:count=count+1print float(count)/n（每次运行的结果都不同，但都在0.05左右，即统计结果在5%左右）6简单输入和输出我们现在利用前面计算太阳角代码的片段，之前是直接指定参数值，现在我们有很多种方法提供输入参数，现在我们用sys方法。尝试下面的代码，点击（run运行）之后，在对话框中函数自变量（Arguments）一栏填入：40 23.44，如下图：import syslat=float(sys.argv1)decl=float(sys.argv2)#使用arguments（a

26、rgv）方法从“Arguments”一栏中获取输入参数，并指定一个浮点型转换将字符型输入值传递给lat和declsunangle=90-lat+declazimuth=180if sunangle90: sunangle=180-sunangle azimuth=0print 正午太阳角=+str(sunangle)print 方位角=+str(azimuth)（结果：正午太阳角=73.44 方位角=180）二、ArcGIS&Python1如何创建地理处理对象（geoprocessor object）所有geoprocessing的Python脚本都可以通过import arcgisscrip

27、ting或者win32com去穿件geoprocessor object。下面的例子显示二者区别：arcgisscripting module需要在Python2.5.1版本上创建并且需要此版本创建geoprocessor；通过win32com创建的geoprocessor可以在不同的Python版本上运行。#9.3import arcgisscriptinggp=arcgisscripting.create(9.3)gp.workspace=”c:/Tongass”gp.clip_analysis(“standb4”,”clipcov”,”standb4_clip”,”POLY”.”1.25

28、”)#Dispatchimport win32com.clientgp=win32com.client.Dispatch(“esriGeoprocessing.GpDispatch.1”)gp.workspace=”c:/Tongass”gp.clip_analysis(“standb4”,”clipcov”,”standb4_clip”,”POLY”.”1.25”) 理解ArcGIS中数据多样性格式对我们理解地理处理工具很有帮助。比如，特征数据可能是单个shp文件；geodatabase（地理数据库，我们可能指定地理数据库为工作空间）；多边形、弧或点要素的coverage数据。当我们想遍历工

29、作空间里的coverage文件时，应使用ListDatasets而不是ListFeatureClasses。2获取地理处理帮助如果你基本熟悉了Python的语法，便可以开始熟悉ArcGIS的Geoprocessing啦，获取这些方法帮助的途径有两个： ArcGIS帮助系统，Go To Geoprocessing/Automating your work with scripts/Scripting object:Properites and Methods.这里你会看到Geoprocessor Object,这个能让你很方便地获得所有对你有用的条目、设置和其他操作文档。比如，你想得到特定类型的

30、文件，就找到listfeatureclasses方法：fcList=gp.ListFeatureClasses(“w*”,”polygon”)注：此方法的语法为：object.ListFeatureClasses(wildCard As String, FeatureType As String) As Python List = optional wildcard为通配符，和星号（*）组合使用，如果没有通配符则返回工作目录下的所有feature classes。 ，包含方法（左箭头表示）、属性（可读写的表示为杠铃形，只读的表示为部分杠铃形）2.1举例：如何使用Geoprocessor Pro

31、gramming Model中的ListsLists（列表）及其属性和方法在图表中用紫色标出，如下：现在我们试着编写一段脚本列举出属性表中所有属性值（Fields）（以hmbarea栅格土地利用为例，文件存在c:proghmbarea下）import arcgisscripting, sysgp = arcgisscripting.create(9.3) gp.workspace = c:/prog/hmbarea fieldList = gp.ListFields(landuse, *, all)dsc=gp.describe(landuse)print landuse+ +dsc.Data

32、Type+:for field in fieldList:. print field.Name, field.Type (此时输出结果如右图)3使用地理处理工具Toolboxes和Aliases总所周知，地理处理工具在脚本中的使用和ArcToolbox中相同，但是需要提供工具名称来使用它们。但是记住一个名称可能有好几个工具，比如，裁剪工具（Clip）在Coverage-Analysis-Extract工具集里，另一个是在Data Management Tools下的Raster工具集下。区别是每个工具适用不同的数据类型，但是我们如何在脚本中区分它们呢？在ArcToolbox中，我们可以随意选择

33、要使用的工具，但在脚本里就必须在某些方面加以区分。因此我们使用Aliases（别名）已经成为工具名称的一部分。每一个工具都有自己的别名，我们可以通过右键-属性来查看：AliaseToolbox“conversion”Conversion“3d”3D Analyst“geocoding”Geocoding“analysis”Analysis“ga”Geostatistical Analyst“arc”Coverage“lr”Linear Referencing“management”Data Management“sa”Spatial Analyst“cartography”Cartograph

34、y“stats”Spatial Statistics现在我们用一段脚本来解释：import arcgisscripting,sysgp=arcgisscripting.create(9.3)gp.Workspace=”c:/prog/hmbarea”gp.overwriteoutput=1 #OverWriteOutput:Boolean,为1表示允许覆盖已存在文件# 将streams/arc转换为shp文件gp.copyfeatures_management(streams/arc, streams.shp) #利用转换后的shp文件，做200米的缓冲gp.buffer_analysis(s

35、treams.shp, stbuff200.shp, 200) # 用做过缓冲的shp裁剪gp.Clip_analysis(geol.shp, stbuff200.shp, geolstr200.shp)注：上面脚本用“#”注释的中文内容不要出现在脚本文件中，否则会出现错误结果截图：如果你一次使用一个工具集中的若干工具，可以通过环境设置省下一些文字：gp.Toolbox = Analysis gp.Buffer(streams.shp, stbuff200.shp, 200) gp.Clip(geol.shp, stbuff200.shp, geolstr200.shp)4在建模中使用脚本（S

36、cripts in ModelBuilder）首先，需要记住的很重要的一点是，ArcToolbox里相当数量的工具实际上都是脚本。脚本都有一个图标。比如，空间统计分析工具（Spatial Staistics tools）几乎都是Python脚本（一些是模型中使用了脚本）。实际上，我们可以复制并编辑这些脚本作为其他用途。为了在ModelBuilder中使用脚本或将脚本当做ArcToolbox中工具使用，我们需要考虑如何给它输入值以及让其设置输出值。仍然以太阳角计算代码为例，我们给其加上两句引用，四句输入输出语句，就可以用作Modelbuilder中的一个步骤了。编辑下面的脚本，不过不要再Pyth

37、onWin中运行之，因为getparameterastext和setparameterastext只能用在脚本工具（ArcToolbox或Modelbuilder）中。import arcgisscriptinggp=arcgisscripting.create(9.3)lat=float(gp.getparameterastext(0)decl=float(gp.getparameterastext(1)sunangle=90-lat+declazimuth=180if sunangle90: sunangle=180-sunangle azimuth=0gp.setparameterast

38、ext(2,str(sunangle) gp.setparameterastext(3,str(azimuth)这段代码中的“新面孔”：getparameterastext：是Python传递给geoprocessor（我们称之为gp）的一个方法，允许工具提供输入参数。每次你运行这个工具时，都会看到一个对话框，提示输入参数，这个方法允许你在接下来的程序中使用。索引0和1指第一个和第二个参数。setparameterastext：和getparameterastext相反，它传递第二个条目（比如str(sunangle)的值）给指定的输出参数。前两个参数索引为0和1，所以接下来输出参数的索引为2

39、和3。然后，我们需要将脚本加进工具（Making a script into a tool），那样才能在ArcToolbox或ModelBuilder或Command line中使用。如前面提到的那样，这个脚本只能用于工具，包括输入/输出方法是PythonWin不能处理的，但这些是多数工具必需的。 在ArcCatalog里，定位到Python脚本保存的文件夹，最好和数据在一个盘里，右键-新建toolbox。当然也可以使用之前创建的toolbox。 在ArcToolbox里，右键toolbox，选添加-scripts，填写如下图：l 注意：脚本文件是一个脚本工具的参考！非常重要的一点，你使用脚本

40、创建了一个脚本工具，但是脚本本身并没有和工具一起保存，脚本工具作为toolbox的一部分保存在“*.tbx”文件中。你也可以右键脚本工具点击“编辑”，出现PythonWin或其他任何IDE窗口，这看起来好像是脚本存在于工具中。所以，记得移动时将脚本工具文件和脚本本身一起拷贝。“下一步”后是参数配置页面，如下图设置各参数如表格所示：Display NameData typeDirectionDefaultLatitudeDoubleinput0DeclinationDoubleinput0Sun AngleDoubleoutput35AzimuthDoubleoutput300 现在可以运行此t

41、oolbox了，对话框提示你输入latitude和declination。工具是否正确运行呢？如果是的话，你应该可以看到“Completed”，你可能会看到有一黑色窗体一闪而过，不用担心。那么，它是干什么的呢？还记得结果是输出两个数字参数，那么，这些数字哪去了呢？很好的问题，这仅能说明你能创建一个工具，但是不能想ArcToolbox那样运行。比如输出一种数据，栅格或特征数据（.shp）之类的。 但是它能在作为Modelbuilder工具正常运行，下面我们将使用它的输出参数创建一个hillshade。 在你的toolbox中新建一个model，将刚才创建的脚本工具（script tool）拖进来

42、。 双击工具，输入参数，初始化之。打开“Sun Angle”和“Azimuth”发现它们还是默认值，说明此脚本工具还没有运行。右键单击工具，选择Run，然后发现两个输出参数已经改变！需要注意的是：latitude范围是-9090，declination范围是-23.4423.44。尝试输入latitude -70，declination 23.5，你会得到什么？为什么？ 确保你已经得到值域内的太阳角和方位角，它们将是构建hillshade的输入参数。首先，添加hillshade工具，双击指定一个elevation栅格数据（这里我选择了marbles文件夹下的elevation），用下拉条指定a

43、zimuth和altitude值为azimuth和sun angle。运行，然后右键单击输出文件，选“Add to Display”在ArcMap里查看结果。 探索1：如果你想通过日期获取太阳倾角，该怎么做呢？尝试下面代码，保存为getnoonsunfromdata.py，现在有五个参数，如下表进行正确设置：Display NameData typeTypeDirectionDefaultMonthLongRequiredinput1DateLongRequiredinput1LatitudeDoubleRequiredinput0Sun AngleDoubleDerivedoutput35A

44、zimuthDoubleDerivedoutput300import win32com.client,sys,mathgp=win32com.client.Dispatch(esriGeoprocessing.GpDispatch.1)#构建两个函数，首先判断输入月/日的合法性，然后获取是一年中的第几天def jdate(im, id): # 通过年月日起返回一年中的第几天 lastD = 31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31 jd = 0, 31, 59, 90, 120, 151, 181, 212, 243, 273, 304, 334 if (im 0) and (im 0) and (id = lastDim - 1): return jdim - 1 + id else: print Date not in month