基于arcpy的地理數(shù)據(jù)庫四參數(shù)轉(zhuǎn)換

張畔濤　董壽銀

【摘 要】在實際生產(chǎn)中經(jīng)常遇到ArcGIS地理數(shù)據(jù)庫需要轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系，但該軟件未對國內(nèi)常用的四參數(shù)轉(zhuǎn)換提供對應(yīng)工具，只提供了三參數(shù)及七參數(shù)轉(zhuǎn)換工具。針對該情況，本文基于ArcPy站點包開發(fā)了四參數(shù)轉(zhuǎn)換工具，并應(yīng)用到實際生產(chǎn)中，大大簡化了ArcGIS地理數(shù)據(jù)庫四參轉(zhuǎn)換的流程。

【關(guān)鍵詞】ArcPy；四參數(shù)；轉(zhuǎn)換

0 引言

隨著測繪行業(yè)的發(fā)展，我國使用的坐標(biāo)系統(tǒng)也在不斷的更新、精化。我國曾用過的坐標(biāo)系統(tǒng)包括1954北京坐標(biāo)系、1980西安坐標(biāo)系和2000國家大地坐標(biāo)系。目前很多已有的地理數(shù)據(jù)庫的坐標(biāo)系統(tǒng)是基于1980西安坐標(biāo)系的，但在生產(chǎn)項目中多數(shù)要求提交的成果應(yīng)為2000國家大地坐標(biāo)系的地理數(shù)據(jù)庫，為了使用已有的數(shù)據(jù)成果就涉及坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換問題。目前很多的軟件平臺都提供了坐標(biāo)的四參轉(zhuǎn)換功能，如MapGIS等，但較為常用的ArcGIS平臺卻并未提供直接的四參轉(zhuǎn)換功能。

ArcPy是一個ArcGIS中以成功的arcgisscripting模塊為基礎(chǔ)構(gòu)建而成的站點包。目的是為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)。該包提供了豐富純正的 Python體驗，具有代碼自動完成功能（輸入關(guān)鍵字和點即可獲得該關(guān)鍵字所支持的屬性和方法的彈出列表；從中選擇一個屬性或方法即可將其插入），并針對每個函數(shù)、模塊和類提供了參考文檔。

本文在分析目前地理數(shù)據(jù)庫四參轉(zhuǎn)換流程的基礎(chǔ)上，在ArcGIS平臺上利用ArcPy站點包開發(fā)了四參轉(zhuǎn)換工具，并在實際生產(chǎn)中投入使用，大大簡化了地理數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換的流程。

1 地理數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換流程分析

現(xiàn)以使用ArcGIS和MapGIS兩個平臺進行四參轉(zhuǎn)換為例分析地理數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)換流程。

ArcGIS平臺中雖然沒有直接的四參轉(zhuǎn)換工具，但提供了Spatial Adjustment工具可以完成四參轉(zhuǎn)換，該工具中實際上是根據(jù)輸入的同名點計算兩個數(shù)據(jù)集之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)，然后進行數(shù)據(jù)集的轉(zhuǎn)換。流程如下：

a.從源數(shù)據(jù)集中選三個或三個以上的坐標(biāo)作為控制點輸入到LinkTable表的Xsource、Ysource列中。

b.根據(jù)四參數(shù)和控制點坐標(biāo)手動計算出在目標(biāo)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)并輸入到LinkTable表的Xdestination、Ydestination列中。

c.轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)并保存。

MapGIS平臺中提供了直接的四參轉(zhuǎn)換工具，但不支持ArcGIS地理數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)換。需先轉(zhuǎn)換為MapGIS支持的數(shù)據(jù)格式。流程如下：

a.將源數(shù)據(jù)集導(dǎo)入到MapGIS中，轉(zhuǎn)換為其支持的wp、wl等格式。

b.利用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換工具完成四參轉(zhuǎn)換。

c.將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)導(dǎo)出為shape等ArcGIS支持的格式。

上述流程都不是輸入四參數(shù)直接完成轉(zhuǎn)換，本文將針對該情況改進用戶的操作流程。

2 四參數(shù)轉(zhuǎn)換原理及ArcPy實現(xiàn)思路

平面四參數(shù)轉(zhuǎn)換模型的四個參數(shù)為：兩個平移參數(shù)，一個旋轉(zhuǎn)參數(shù)和一個尺度參數(shù)，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣為：

X′=ΔX+k（Xcosα-Ysinα）Y′=ΔY+k（Xsinα+Ycosα）

其中X′、Y′為轉(zhuǎn)換后的坐標(biāo)，X、Y為原坐標(biāo)系統(tǒng)下的坐標(biāo)；ΔX、ΔY為平移參數(shù)，α為舊坐標(biāo)軸到新坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)角度，以逆時針方向為正，順時針方向為負；k為新坐標(biāo)系統(tǒng)與舊坐標(biāo)系統(tǒng)的縮放比例。

ArcGIS中支持的矢量數(shù)據(jù)類型FeatureClass包括點（PointGeometry）、線（Polyline）、面（Polygon）等，工具需對每種數(shù)據(jù)類型做出相應(yīng)的處理。對線面等幾何圖形的轉(zhuǎn)換實質(zhì)是對線面上的各點坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的各點坐標(biāo)重新組合出對應(yīng)的幾何圖形。核心功能是對點坐標(biāo)的處理。工具實現(xiàn)流程如下：

a.輸入待轉(zhuǎn)換要素數(shù)據(jù)。

b.判斷待轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)幾何類型。如果是點要素，轉(zhuǎn)入c，轉(zhuǎn)入e；如果是其他類型要素，取出其中各要素圖形，轉(zhuǎn)入d，直至各要素圖形轉(zhuǎn)換完畢，轉(zhuǎn)入e。

c.單點四參數(shù)轉(zhuǎn)換。

d.取出該幾何圖形上的各點坐標(biāo)，轉(zhuǎn)入d，直至各點完成。

e.輸出轉(zhuǎn)換后要素數(shù)據(jù)。

其中，單點坐標(biāo)轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的代碼為：

def SinglePointConvert（point_x， point_y， deltax， deltay， m， alpha）：

x = m*math.cos（alpha）*point_x-m*math.sin（alpha）*point_y+deltax

y = m*math.sin（alpha）*point_x+m*math.cos（alpha）*point_y+deltay

new_point = arcpy.Point（x， y）

return new_point

線要素轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的部分代碼為：

if（desc.shapeType=="Polyline"）：

rows = arcpy.UpdateCursor（output_feature_class）

for row in rows：

geo = row.getValue（"SHAPE"）

partCount = geo.partCount

#處理多部件

arrayAll=arcpy.Array（）

for ipart in range（0， partCount）：

array = geo.getPart（ipart）

arrayNew = PartPolylineConvert（array， delta_x， delta_y， m， theta）

arrayAll.add（arrayNew）

newPolyline = arcpy.Polyline（arrayAll）

row.Shape = newPolyline

rows.updateRow（row）

del row， rows

在ArcGIS中創(chuàng)建Toolbox并在其中添加腳本工具（對應(yīng)的腳本文件即四參轉(zhuǎn)換的腳本文件），腳本工具的參數(shù)包括輸入輸出路徑、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換需要的四參數(shù)等共六個參數(shù)。工具運行界面如圖1所示。

圖1 矢量數(shù)據(jù)四參數(shù)轉(zhuǎn)換界面

3 總結(jié)

在分析實際生產(chǎn)過程中地理數(shù)據(jù)庫四參轉(zhuǎn)換流程的基礎(chǔ)上，本文提出了基于ArcPy站點包完成ArcGIS該數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換的思路，并開發(fā)了該工具，簡化了工作流程，提高了生產(chǎn)效率。

【參考文獻】

[1]Programming ArcGIS 10.1 with Python Cookbook[M]. Packt Publishing Ltd.2013.

[責(zé)任編輯：湯靜]