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ArcGIS二次开发（五）：你不知道的属性表游标本质和应用
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ArcGIS二次开发（五）：你不知道的属性表游标本质和应用

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本文阅读 12 分钟
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游标对象是什么

在 ArcPy 中检索、更新、修改矢量文件属性表是非常常见的操作。而 ArcPy 也提供了3个专门的方法来实现这些功能。

首先我们需要了解 ArcPy 中的数据访问模块：da(arcpy) 模块，英文：The data access module，是一个数据处理模块。

而就在该模块中有三种游标方法，使用这三种方法可以创建三种不同的游标对象（实例），我们进一步使用游标对象就可以获取、修改、插入属性表中的各种数据。

这三个方法首次是在 ArcGIS10.1 版本中加入：arcpy.da.SearchCursor、arcpy.da.UpdateCursor、arcpy.da.InsertCursor。

需要注意的是，在 ArcGIS10.1 版本前大家使用的是三个旧的游标方法：arcpy.SearchCursor、arcpy.UpdateCursor、arcpy.InsertCursor。

新版的游标比旧版的性能更好，但是为了兼容先前的代码，旧的方法没有被移除，只是不再推荐使用了。也就是说你可以在 ArcGIS10.1 之后的 ArcPy 中同时使用新版游标方法和旧版游标方法。

但是由于新版游标的性能更好，另外新旧游标对象各自的方法都有些许差异，所以没有必要去研究和使用旧版游标对象了。

 

游标对象是什么？那么现在回答这个问题：游标对象就是通过执行游标方法而获得的游标对象实例，使用游标对象可以获取属性表数据（包括几何属性）。

 

  • 速度比较图表来源：https://gis.stackexchange.com/questions/108807/how-is-the-data-access-cursor-performance-so-enhanced-compared-to-previous-versi

 

 

Note：后文提及的游标及其方法均指新版游标和新版方法，请注意。

 

 

 

三种游标对象

三种游标对象的使用方法在官方文档里写的很清楚，所以我简单复制一下。除开官方文档外，我会重点讲一下注意事项和游标的本质及其应用。

 

下面是用于演示的矢量文件的初始属性表。

 

 

../NYC.gdb/Boroughs 要素的初始属性表

 

 

1.SearchCursor

搜索游标，当然你想叫什么样的中文名都可以，该游标是只读游标，只能查询属性表中信息，不能修改。

创建该游标的语法如下：

 

cursor = arcpy.da.SearchCursor (in_table, field_names, 
    {where_clause}, {spatial_reference}, {explode_to_points},{sql_clause})

 

该方法前2个如 in_table 和 field_names 是必选参数，后面4个是可选参数（很少使用到）。

第一个参数输入要素类、图层、表或表视图；第二个参数输入字段名称或者令牌，虽然令牌这个说法可能看起来比较怪，其主要用于获取属性表中没有的信息，比如几何的质心、周长、面积等，使用起来也非常简单，和字段名称输入方式一样，加上引号当字符串传进去就好，具体有那些种类的令牌官方文档上写的很清楚。

 

1.1属性

fields：返回字段名称参数（几乎根本不会使用）。

 

1.2方法

next ()：将下一行作为元组返回。字段将按照创建光标时所指定的顺序返回。

reset ()：将光标重置回第一行。

 

1.3示例代码

示例代码可见文件 ../Chapter5/1.SearchCursor.py：

 

# -*- coding:utf-8 -*-

import arcpy
import os

arcpy.env.overwriteOutput = True
wk_path = os.path.abspath("../NYC.gdb")
arcpy.env.workspace = wk_path

field = ["BoroName", "SHAPE@AREA"] # ▶注释1◀
with arcpy.da.SearchCursor("Boroughs", field) as cursor:
print cursor.fields
print "Next 1: {}".format(cursor.next()) # ▶注释2◀
print "Next 2: {}".format(cursor.next())
print "Next 3: {}".format(cursor.next())
print "Next 4: {}".format(cursor.next())
print "Next 5: {}".format(cursor.next())
cursor.reset() # ▶注释3◀
print "Next 1: {}".format(cursor.next())
print "Next 2: {}".format(cursor.next())
print "Next 3: {}".format(cursor.next())
print "Next 4: {}".format(cursor.next())
print "Next 5: {}".format(next(cursor)) # ▶注释4◀

 

输出结果：

 

(u'BoroName', u'SHAPE@AREA')
Next 1: (u'Staten Island', 1601777454.0332422)
Next 2: (u'Brooklyn', 1956932802.231596)
Next 3: (u'Queens', 3030316015.6541715)
Next 4: (u'Bronx', 1171019852.6289911)
Next 5: (u'Manhattan', 630673101.7271129)
Next 1: (u'Staten Island', 1601777454.0332422)
Next 2: (u'Brooklyn', 1956932802.231596)
Next 3: (u'Queens', 3030316015.6541715)
Next 4: (u'Bronx', 1171019852.6289911)
Next 5: (u'Manhattan', 630673101.7271129)

 

▶注释1◀：使用了令牌 SHAPE@AREA，该令牌可以获取每个要素的面积。

▶注释2◀：使用游标内置的 next() 方法可以依次遍历属性表内容。

▶注释3◀：reset() 重置游标位置，如果再继续使用 next() 方法的话就会报错，因为从上面可以看到Boroughs 属性表中只有5行数据，现在游标已经到了属性表末尾。

▶注释4◀：这里使用了 next(cursor)，效果和 cursor.next() 一样，next(obj) 是 Python 的内置方法。具体详情可见下面的游标的本质小结。

 

  • 官方在线文档：https://desktop.arcgis.com/zh-cn/arcmap/latest/analyze/arcpy-data-access/searchcursor-class.htm

 

2.UpdateCursor

更新游标：该游标是我使用最为频繁的游标，它不仅能遍历属性表，替代搜索（SearchCursor）游标，还能够更新属性表内容。

创建该游标的语法如下：

 

cursor = arcpy.da.UpdateCursor (in_table, field_names, 
        {where_clause}, {spatial_reference}, {explode_to_points}, {sql_clause})

 

该游标方法的参数和搜索游标的方法一致，前2个如 in_table 和 field_names 是必选参数，后面4个是可选参数（很少使用到）。

 

2.1属性

fields：返回字段名称参数（同样几乎不会使用）。

 

2.2方法

next ()：将下一行作为元组返回。字段将按照创建光标时所指定的顺序返回。

reset ()：将光标重置回第一行。

除开这两个搜索游标都有的方法外，更新游标有两个自带的独特方法：

deleteRow ()：删除当前行。

updateRow (row)：更新表中的当前行

 

2.3示例代码

示例代码可见文件 ../Chapter5/2.UpdateCursor.py：

 

# -*- coding:utf-8 -*-

import arcpy
import os

arcpy.env.overwriteOutput = True
wk_path = os.path.abspath("../NYC.gdb")
arcpy.env.workspace = wk_path

field = ["BoroName", "SHAPE@AREA"]
with arcpy.da.UpdateCursor("Boroughs", field) as cursor:
for row in cursor:
row[0] = row[0] + "_1" # ▶注释1◀

row[0] = row0

cursor.updateRow(row) # ▶注释2◀

 

输出结果：

 

  • 官方在线文档：https://desktop.arcgis.com/zh-cn/arcmap/latest/analyze/arcpy-data-access/updatecursor-class.htm

 

3.InsertCursor

插入游标：该游标与以上两个游标差别较大。使用该游标来添加新行。

创建该游标的语法如下：

 

cursor = arcpy.da.InsertCursor (in_table, field_names)

 

参数只有两个必选参数。

 

3.1属性

fields：返回字段名称参数（同样几乎不会使用）。

 

3.2方法

insertRow (row)：向表中插入一行。

 

3.3示例代码

示例代码可见文件 ../Chapter5/3.InsertCursor.py：

 

# -*- coding:utf-8 -*-

import arcpy
import os

arcpy.env.overwriteOutput = True
wk_path = os.path.abspath("../NYC.gdb")
arcpy.env.workspace = wk_path

field = ["BoroName", "SHAPE@"]
cursor = arcpy.da.InsertCursor("Boroughs", field)

array = arcpy.Array([arcpy.Point(993701.189, 232208.219),
arcpy.Point(976940.744, 245402.664),
arcpy.Point(965482.411, 211027.664),
arcpy.Point(974162.966, 191583.219)])
new_polygone = arcpy.Polygon(array) # ▶注释1◀

cursor.insertRow(["test", new_polygone]) # ▶注释2◀
cursor.insertRow(["test2", None]) # ▶注释3◀
del cursor

 

▶注释1◀：创建了一个几何对象，面 new_polygone；

▶注释2◀：使用 insertRow 方法新添加了一行，同时附带了几何对象，输出的结果如下：

 

 

新增加了一个几何（高亮部分）

 

 

▶注释3◀：不用几何对象也能添加新的一行，不过这显然就违背了矢量数据的基本要求，即每条属性对应一个几何形状（对象）。

如下图所示，黄色框中的数据行是 ▶注释2◀ 中新增几何形状对应的属性；而紫色框中的数据行则是纯粹的属性，没有任何对应的几何形状。

当然不建议新增没有对应几何的数据行，没有意义，这里只是用于演示。

 

 

运行示例代码后，属性表新增了两行

 

 

  • 官方在线文档：https://desktop.arcgis.com/zh-cn/arcmap/latest/analyze/arcpy-data-access/insertcursor-class.htm  

 

 

3.游标的本质

3.1本质

好的，众所周知的三种游标终于说完了，现在说说很多人不知道的东西，也是这篇文章的精华所在：游标的本质。

游标的本质是什么？语言是苍白的，直接上代码：

 

示例代码可见文件../Chapter5/4.cursor.py：

# -*- coding:utf-8 -*-

import arcpy
import os
from collections import Iterable, Iterator, Sequence

arcpy.env.overwriteOutput = True
wk_path = os.path.abspath("../NYC.gdb")
arcpy.env.workspace = wk_path

l = [1, 2, 3, 4]
cursor = arcpy.da.SearchCursor("Boroughs", ["OID@", "SHAPE@"])

abcs = (Iterable, Iterator, Sequence)
print [isinstance(l, abc) for abc in abcs]

[True, False, True] #Iterable, not Iterator, Sequence

print [isinstance(cursor, abc) for abc in abcs] # ▶注释1◀

[True, True, False] #Iterable, Iterator, not Sequence

使用内置函数 iter() # ▶注释2◀

it_l = iter(l)
t1 = type(l) # <type 'list'>
t2 = type(it_l) # <type 'listiterator'>

it_cur = iter(cursor)
t3 = type(cursor) # <type 'da.SearchCursor'>
t4 = type(it_cur) # <type 'da.SearchCursor'>

look at identify of cursor objects

print id(cursor) # 105692320
print id(it_cur) # 105692320

 

从 ▶注释1◀ 可以看到游标是可迭代对象、也是迭代器、不是序列。

包括后面的 ▶注释2◀ 也说明了游标是一种迭代器：迭代是数据处理的基石，而按照惰性获取数据项的方式，即按需一次获取一个数据项，这叫迭代器模式（Iterator pattern），而迭代器就负责实现这一模式功能。

 

所以游标拥有迭代器的各种特性，在这个基础之上，我们可以最大化的利用 Python 的优势，写出优美简洁的代码。

 

3.2本质的应用

灵活运用迭代器能省下大量的功夫，这里使用一些实例来说明。以下所有示例代码见文件 ../Chapter5/5.sample.py。

 

拆包

元组拆包就是迭代器支持的功能之一。可以简化代码，见下面示例代码的 ▶注释1◀ 。

 

# ...
field = ["BoroName", "SHAPE@AREA"]
with arcpy.da.SearchCursor("Boroughs", field) as cursor:
  for name, area in cursor: # ▶注释1◀
    print name

 

惰性释放

迭代器是惰性：迭代器不会一次性把所有数据拿到“手上”，而是根据需要，一个一个的拿数据。但是如果我们想要一次性获取所有数据呢？难道要老实的遍历一次，把每一次的数据都装进一个列表？

当然不必这样，使用 python 内置函数 list()，可以直接释放惰性。

 

# 惰性释放

field = ["BoroName", "SHAPE@AREA"]

<<<传统写法>>> ▶注释1◀

new_list = []
with arcpy.da.SearchCursor("Boroughs", field) as cursor:
for name, area in cursor:
new_list.append((name, area))

将全部数据装进一个列表

print new_list
del cursor

　<<<<惰性释放写法>>> ▶注释2◀

cursor = arcpy.da.SearchCursor("Boroughs", field)
new_list2 = list(cursor)
print new_list2
del cursor

 

▶注释1◀ 这里这是普通的写法，需要先创建一个容器（列表），然后一个一个把内容装进去。而 ▶注释2◀ 位置就是直接使用内置的列表构造函数 list()，直接去除惰性，因为一个列表是完全没有惰性的。

当然特定情况下可能需要去除惰性，比如结合 len() 函数快速掌握这个矢量数据有多少个几何形状（属性）。

 

获取极值

如何获取某一字段的最大值或者最小值是多少呢？一条属性一条属性的遍历然后比较大小嘛？还是使用 ArcGIS 自带的表达式？

其实都不用，一行代码解决问题，

 

# 获取极值

from operator import itemgetter
field = ["BoroName", "SHAPE@AREA"]
with arcpy.da.SearchCursor("Boroughs", field) as cursor:
print max(cursor, key=itemgetter(1))

 

输出结果如下，面积最大的是“皇后区”：

 

(u'Queens', 3030316015.6541715)

 

降序/升序排列

通过一个字段值的大小进行降序/升序排列。如果不结合迭代器自身的特性你要怎样实现呢？

但是其实也是只需一两行代码就能轻松实现。

 

from operator import itemgetter
field = ["BoroName", "SHAPE@AREA"]
with arcpy.da.SearchCursor("Boroughs", field) as cursor:
  for name, area in sorted(cursor, key=itemgetter(1), reverse=True):
    print (name, area)

 

输出结果：

 

(u'Queens', 3030316015.6541715)
(u'Brooklyn', 1956932802.231596)
(u'Staten Island', 1601777454.0332422)
(u'Bronx', 1171019852.6289911)
(u'Manhattan', 630673101.7271129)

 

最后

为什么 Python 这么流行的原因就是简单、优美，是 Pythonic。

在这里我们不局限于 ArcPy 这一个站点包，视野开阔到整个 Python 语言，在了解了游标的本质后我们能轻车熟路的使用很多 Python 内置的函数或者默认库写出优美、简洁的代码，不仅仅局限于上面简单提到的几个案例。

 

 

结束语

看完本章节，你可以知道：

  1. 三种游标及其对应创建方法；
  2. 三种游标的使用方法和区别；
  3. 游标的本质是迭代器；
  4. 结合迭代器的特性写出优美的代码；
  5. 希望你跳出 ArcPy 的局限，将视野放大到 Python 上。

 

使用版本：

  • Windows 10
  • PyCharm 2020.3.3
  • ArcGIS 10.3
  • Python 2.7.8

 

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