python2 使用arcpy自定义GIS工具箱，实现excel读取、空间插值

一、实验目的
1.掌握Arcpy基本语法、功能函数
2.学会使用Arcpy自定义GIS工具箱
3.使用arcpy进行空间插值
4.自定义创建的Arcmap制图模板，使用arcpy调节图例、注记、比例尺等位置
二、实验内容
1.arcpy包自定义工具箱，选择文件，生成新的文件名，按照第4列经、第5列纬度，生成点矢量图形.
2.按照第6列地面高程数据进行spline空间插值，生成空间插值后的图层，在第十一章Arcpy分析方法编程1的第75页，Arcpy栅格数据分析.
3.将插值后的高程图和点图层通过调用arcpy包叠加显示，自定义创建制制作模板，将图件按照图幅编号分幅输出为jpg图.
三、实验步骤及结果展示
1.右击Arctoolbox，添加工具箱，点击创建新的工具箱，命名为：Point shape created from Excel.tbx

2.为上述工具箱先创建代码，基于指定路径下的文件进行，
代码如下：

# coding=gbk
import arcpy
import xlrd
try:
    indir = 'E:\\秋季课程PPT\\Python空间数据处理\\python空间数据处理-作业03\\地质调查点基础数据表new.xls'
    xl = xlrd.open_workbook(indir)
    sheet = xl.sheet_by_name('data')
    samples = sheet.ncols
    lines = sheet.nrows
    #读取经纬度和高程值
    longitude = sheet.col_values(4,1,lines-1)
    latitude = sheet.col_values(5,1,lines-1)
    elevation = sheet.col_values(6,1,lines-1)
    #关闭输入文件
    #xl.close() 'Book' object has no attribute 'close'
    #创建shape
    outdir1 = 'E:\\秋季课程PPT\\Python空间数据处理\\python空间数据处理-作业03\\'
    outdir2 = 'pointshp_created_by_excel.shp'
    if arcpy.Exists(outdir2):
        arcpy.Delete_management(outdir2)
    #python2没有安装gdal，2020年1月7日后也不再支持pip install，因此无法使用ogr驱动功能
    #driver = ogr.GetDriverByName('ESRI Shapefile')
    #if os.access(filename,os.F_OK):
        #driver.DeleteDataSource(outdir2)
    spatial_reference = arcpy.SpatialReference(4326)
    arcpy.CreateFeatureclass_management(outdir1,outdir2,"POINT")#,spatial_reference)加坐标就会报错，佛了
    arcpy.AddField_management(outdir2, "elevation", "FLOAT",2)#2位小数
    rows = arcpy.InsertCursor(outdir2)
    point = arcpy.Point()
    for i in range(0,lines-2):
        row =  rows.newRow()
        point.X = longitude[i]
        point.Y = latitude[i]
        pointGeometry = arcpy.PointGeometry(point)
        row.shape = pointGeometry
        row.elevation = elevation[i]
        rows.insertRow(row)
    del row
    del rows
    arcpy.DefineProjection_management(outdir2, spatial_reference)
except Exception as e:
        print str(e)

然后再将路径赋值语句替换为arcpy.GetParameterAsText(0) arcpy.GetParameterAsText(1).
如下：

# coding=gbk
import arcpy
import xlrd
import os
try:
    indir = arcpy.GetParameterAsText(0)
    outdir = arcpy.GetParameterAsText(1)
    xl = xlrd.open_workbook(indir)
    sheet = xl.sheet_by_name('data')
    samples = sheet.ncols
    lines = sheet.nrows
    #读取经纬度和高程值
    longitude = sheet.col_values(4,1,lines-1)
    latitude = sheet.col_values(5,1,lines-1)
    elevation = sheet.col_values(6,1,lines-1)
    #关闭输入文件
    #xl.close() 'Book' object has no attribute 'close'
    #创建shape
    pathdir = os.path.split(outdir)[0]
    filename = os.path.split(outdir)[1]
    #outdir2 = 'pointshp_created_by_excel.shp'
    if arcpy.Exists(filename):
        arcpy.Delete_management(filename)
    #python2没有安装gdal，2020年1月7日后也不再支持pip install，因此无法使用ogr驱动功能
    #driver = ogr.GetDriverByName('ESRI Shapefile')
    #if os.access(filename,os.F_OK):
        #driver.DeleteDataSource(outdir2)
    spatial_reference = arcpy.SpatialReference(4326)
    arcpy.CreateFeatureclass_management(pathdir,filename,"POINT")#,spatial_reference)加坐标就会报错，佛了
    arcpy.AddField_management(filename, "elevation", "FLOAT")
    rows = arcpy.InsertCursor(filename)
    point = arcpy.Point()
    for i in range(0,lines-2):
        row =  rows.newRow()
        point.X = longitude[i]
        point.Y = latitude[i]
        pointGeometry = arcpy.PointGeometry(point)
        row.shape = pointGeometry
        row.elevation = elevation[i]
        rows.insertRow(row)
    del row
    del rows
    arcpy.DefineProjection_management(filename, spatial_reference)
except Exception as e:
        print str(e)

值得注意的是，在代码开始后就应该把它们放置在一起，方便代码的高效率运行，否则，若是在代码需要用到时才指定，会造成的结果是：输入一个文件后，就会运行后面的代码，运行一段时间，完毕之后，再指定第二个，就会启动第二个指定处后的代码，而一开始放置在一起指定，则用户不用等待第一个反应完后再指定第二个。代码见附件“creat_shapepoint_from_excel_arcpy.py”, 而 “creat_shapepoint_from_excel.py”为指定路径下的文件，为替换前的完整实验文件。

3. creat_shapepoint_from_excel_arcpy.py为上述工具箱背后的代码，指定工具箱的两个输入参数：选择文件和生成新的文件名。
输入的excel文件属于tables，输出为shp

4.使用工具箱

值得注意的是，在指定输入文件的时候，不能指定后缀为Table，因为指定后缀为Table的话，就会让进一步导入具体的sheet，而这与程序不符合，为保证程序的正确运行，指定后缀为file，即可。
5.工具箱运行结果展示：

6.spline空间插值。插值介绍参考第十一章Arcpy分析方法编程1的第75页。
值得指出的是，若直接用无barries的Spline样条函数法插值，结果如下图：

由图可以看出，此方法失去了局部特性，照顾了边缘，显然不能用Spline方法插值，会，因此，选择用有Barriers的Spline方法，即Spline with barriers方法进行插值。值得指出的是，先要画一个大的矢量面图层，基于以下角点坐标：
左：115.593700 dd 右：115.963166 dd 上：39.796028 dd 下：39.592500 dd将该图层作为barriers图层，命名为“spline_barriers.shp”,代码见spline_interpolation.py，

import arcpy
from arcpy import env
from arcpy.sa import *
import numpy
env.workspace = 'E:\\秋季课程PPT\\Python空间数据处理\\python空间数据处理-作业03\\'
inPointFeatures = 'pointshp_created_by_excel.shp'
inBarrierFeature = 'spline_barriers.shp'
zField = 'elevation'
cellSize = 0.00081411112
arcpy.CheckOutExtension("Spatial")
# Execute Spline
outSplineBarriers = SplineWithBarriers(inPointFeatures, zField,inBarrierFeature,cellSize)
#将插值后的最小值置为0，而不是不限小，导致主体部分值根本无法正常显示，为白色
#由于暂时无法解决该问题，因此手动将上述生成的缓存图层保存，nodata设置为0
#outSplineBarriers.save('E:/秋季课程PPT/Python空间数据处理/python空间数据处理-作业03/splinebout.tif',nodata_to_value=0)
print 'processing is over!'

GIS的python窗口中运行，
结果如图：


值得指出的是同样的上述代码在IDLE中执行会报错，而在GIS窗口中的python命令窗中执行，则没有错误。
7.保存上述结果时，使用outSplineBarriers.save(‘E:/秋季课程PPT/Python空间数据处理/python空间数据处理-作业03/splinebout01.tif’)语句，但是发现问题是表明上看起来是完成了，但加载进来后发现，最下值是nodata值-3.40282e+038，

显然是代码保存栅格时出现了问题。因此屏蔽保存代码，手动将缓存图层保存一下，命名为“outSplineBarriers1.tif”，如图：

8.如图：

9.制图模板本。实验选择了比例尺、指北针、图例、注记，由于时间和技术因素，没有在arcpy中能够很好得调整好各部分位置，为使图像较为美观，加以手动调整，出图见“某地区高程图.jpg”，如下：

需要指出的是，芮老师第二次更新后的调查点文件并没有分幅编号，因此不考虑对其分幅制图，全部制在一景图像上。

关于arcpy驱动GIS制图部分的代码，由于技术问题，暂时先没有。

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