《基于Python的GIS空间数据处理、制图、分析与自动化》

本章带你走进Python编程世界，从最基础的变量、数据类型学起，通过ArcGIS Pro内置的Python窗口和Notebooks两种方式，快速上手Python语法。你将学会使用print()函数输出结果、掌握字符串拼接与索引操作、理解列表、元组、字典等核心数据结构。

• 练习A：在Python窗口中学习变量与数据类型，亲手打印GIS数据路径

• 练习B：在Notebooks中编写if-else判断与for循环，实现要素类批量检查

• 练习：从库的概念入手，学习Python标准库与第三方库。通过math模块和arcpy子模块的实际操作，掌握三种导入方法。最后理解ArcPy中类的作用，以及方法与函数的区别。

本章将彻底改变你使用ArcGIS Pro的方式。不再依赖图形界面一层层点击，而是通过代码直接调用工具。我们将从最简单的AddXY工具开始，逐步深入到复杂的缓冲区分析参数设置。你会遇到GIS编程的第一个挑战：如何处理可选参数？我们将传授三种解决方案——空字符串占位法、None关键字法、参数命名法，每种方法都有其适用场景。

• 练习：在Python窗口中运行添加XY坐标工具，学习缓冲区工具的多种参数设置方式，掌握工作空间设置与历史记录导出。

Notebooks是GIS分析的革命性工具，本章将带你精通这个“代码实验室”。不同于传统编程环境，Notebooks允许你将代码、地图可视化、文字说明、分析结果完美融合。我们从单元格操作艺术开始：如何合并拆分单元格？如何调整显示宽度？如何管理执行顺序？这些看似细节的操作，实则是高效分析的基础。

• 练习A：探索Notebook界面，掌握单元格操作

• 练习B：在Notebook中运行缓冲区与擦除分析，实现消防站服务区分析

面对杂乱的数据文件夹、复杂的GDB结构，如何快速摸清数据家底？ListFeatureClasses()、ListFiles()、ListDatasets()——这三个函数是你的核心装备，配合通配符过滤和类型筛选，你能精准定位所需数据。但列出文件名只是第一步，真正的功力在于Describe()函数的使用。

• 练习：使用Describe函数获取数据的详细信息，批量列出不同几何类型的要素类并统计数量，将数据信息自动写入TXT文件，生成数据报告。

实际工作中的GIS数据永远不是整齐划一的——它们分散在不同文件夹、有着不同格式、采用不同坐标系。从使用os.walk和arcpy.da.Walk深度遍历文件夹开始，到智能识别Shapefile、GDB、CSV等不同格式；从坐标系自动检测，到复杂情况处理（如Unknown坐标系的定义投影）

• 练习A：遍历所有子目录，列出所有GIS数据基本信息

• 练习B：合并多个文件夹的Shapefile数据

• 练习C：统一多种坐标系为高斯克吕格投影

• 练习D：创建GDB，合并所有数据并统一坐标系

游标是操作属性表的“瑞士军刀”，本章系统讲解搜索、插入、更新三种游标的使用方法。你将学会读取属性值、基于SQL查询筛选数据、修改字段值、删除记录、添加带几何的新要素等核心操作，实现属性表的批量智能编辑。

• 练习：使用搜索游标查询机场信息，使用更新游标修改备注字段、删除满足条件的记录，使用插入游标添加带几何信息的机场要素。

数据质量决定分析结果，本章通过三个实战案例教你数据清洗的全流程：英文数据属性翻译、三调数据规范整理、天地图行政区划处理。你将掌握字段重命名、值翻译、空值检查、代码匹配、字典映射等关键技术。

• 练习A：英文数据属性翻译与字段整理

• 练习B：三调数据属性表清洗、DLBM与DLMC匹配检查

• 练习C：天地图JSON数据转GDB，构建省-市-县三级行政区划字典

本章深入几何对象的核心，学习如何读取和创建点、线、面几何数据。你将掌握Point、Polyline、Polygon等几何类，使用SHAPE@令牌高效操作几何信息，甚至实现从Excel坐标数据自动创建面要素。

• 练习A：读取点、线、面几何的坐标信息

• 练习B：使用几何对象创建新的点、线、面要素

• 练习C：读取Excel坐标数据，自动化构建面要素

arcpy.mp模块将GIS自动化提升到新高度——从数据处理延伸到地图表达。本章教你如何通过代码动态控制地图的一切：图层可见性、定义查询、比例尺范围、符号系统。我们从ArcGISProject、Map、Layer三个类的层级关系讲起，建立完整的制图自动化框架。

• 练习A：访问图层并控制其可见性

• 练习B：创建和管理图层定义查询

• 练习C：设置图层的可见比例尺范围

数据源损坏是GIS工作中常见的问题，本章教你使用Python自动检测和修复损坏的数据源。你将学会在工程、地图、图层三个层面查找损坏数据，并使用updateConnectionProperties方法一键修复。

• 练习A：列出工程中所有损坏的数据源

• 练习B：更新数据源路径，修复损坏的图层

地图不仅是数据展示，更是信息传达的艺术。本章教你用代码创作有说服力的专题地图。从单一符号的简单替换，到分级色彩的智能渲染，你将掌握符号系统的完整控制权。我们通过美国乳腺癌死亡率案例，教你如何选择合适的分类方法（自然断点、分位数、等间隔），如何搭配色带传达正确情绪，如何设置图例增强可读性。

• 练习A：创建乳腺癌死亡率分级色彩地图

• 练习B：绘制黑白人种死亡率差异地图

图表是数据故事的重要载体，本章教你使用ArcPy创建各种统计图表。你将学会制作折线图、日历热点图、条形图等，将属性数据可视化，增强分析报告的传达力。

• 练习A：创建交通事故一周分布折线图

• 练习B：制作交通事故时间分布日历热点图

• 练习C：生成国家伤亡人数统计条形图

本章教你使用Python自动化地图布局的创建与导出。你将掌握布局元素控制、地图范围设置、比例尺插入、多地图批量导出等高级技能，实现一键生成系列地图。

• 练习A：创建南京市地图布局，自动化设置标题、比例尺、图片

• 练习B：批量导出江苏省13个地市地图，并合并为PDF图集

本章通过“图斑自动编号”案例，教你如何将Python脚本转化为自动化工具。你将学习字段添加、几何计算、排序编号、编码格式化、自动标注等全流程，体验地理处理工作流的智能化改造。

• 练习：实现地块按左上角坐标自动排序编号，将编码格式化为标准化格式（如52-001），自动添加标注并导出为Python脚本工具

本章教你如何将Python脚本封装为ArcGIS Pro中的可视化工具。你将学习脚本工具参数设置、界面设计、验证逻辑等，让不懂代码的同事也能使用你的脚本，实现团队协作的效率提升。

• 练习：将批量裁剪与压缩脚本转化为可视化工具，配置多参数输入界面，实现一键式数据裁剪与打包

本章将教你如何使用Python整合地图、图表、统计表格，自动化生成专业报告。你将掌握报告模板设计、动态内容插入、多格式导出等技术，实现项目成果的标准化输出。

• 练习：基于江苏省各城市的形状区划数据，统计三个层级的信息并批量输出到word文档中