1、Python与ArcGIS关系
ArcGIS提供了ArcPy包，Python是通过该ArcPy包来操作ArcGIS中的功能。ArcPy可以理解为ArcGIS针对Python语言提供的开发API。
2、导入ArcPy与模块搜索路径
（1）导入ArcPy
示例1：import arcpy
示例2：import arcpy.mapping
示例3：from arcpy import env
示例4：from arcpy import env as ENV
（2）模块搜索路径
导入ArcPy时，会先搜索PYTHONPATH环境变量。如何未定义环境变量，则搜索sys.path定义的路径：Python27\ArcGIS10.5\Lib\site-packages和Python27\ArcGISx6410.5\Lib\site-packages。ArcGIS在安装Python时，会在这两个目录下创建Desktop10.5.pth和Server10.5.pth。这两个文件记录了ArcPy需要的路径：
*C:\arcgis\Desktop10.5\bin
C:\arcgis\Desktop10.5\ArcPy
C:\arcgis\Desktop10.5\ArcToolBox\Scripts
如果出现提示找不到ArcPy模块的错误，可以手动创建该文件并添加上面的路径。
3、调用地理处理工具和地理处理服务
3.1、调用地理处理工具
所有工具可以ArcPy函数方式调用，也可以工具箱别名的模块调用。
函数方式：arcpy.GetCount_management(features)
工具箱模块方式：arcpy.management.GetCount(features)
3.2、调用自定义地理处理工具
建议在ImportToolbox()中定义自定义工具箱的别名，ArcPy使用arcpy.<工具名称>_<别名>方式调用。
arcpy.ImportToolbox("c:/mytools/geometrytools.tbx", "mytools")
arcpy.CreateRegularPolygons_mytools(params)
3.3、调用地理处理服务
地理处理服务器名称和工具箱名称使用分号隔开。
arcpy.ImportToolbox("http://flame7/arcgis/services;GP/BufferByVal","mytools")
arcpy.BufferPoints_mytools(inFeatureSet, "5 km")
3.4、调用地理处理工具的技巧
技巧1：调用ArcGIS自带的地理处理工具
ArcGIS提供了数量众多的地理处理工具，这些工具都可以通过ArcPy来调用。在调用地理处理工具时，需要清楚工具的处理流程，以及输入输出参数等信息。为了方便调用与调试，可按如下步骤进行：
- 在桌面软件中运行地理处理工具
在工具运行窗口中可以查看工具说明，以及相关参数设置要求。同时还可以测试输入参数与输出结果。 - 查看地理处理工具调用方式
方式1：在桌面软件中，工具拖拉到Python命令行窗口，即可查看到工具调用名称，以及相关参数设置要求。
方式2：调用help()方法查看工具调用文档。在桌面软件或者IDE环境中的Python命令行中，输入help(arcpy.toolname)查询。
方式3：直接查看桌面软件帮助中的工具参考。在参考中还包含了示例代码。 - 在Python中调用地理处理工具
根据地理处理工具调用要求，编写Python调用代码。
技巧2：调用自定义的地理处理模型
对于自定义的地理处理模型，在Python中可以使用两种调用方式：
- 直接调用
直接调用是将自定义处理模型当作整理看待，调用方式：
arcpy.importToolbox("toolbox_path", "mytoolbox")
arcpy.Mytool_mytoolbox("params")
- 将模型导出为Python脚本，再复用脚本内容
ArcGIS提供了自定义地理处理模型导出为Python脚本的功能，导出的脚本可以直接在python中使用，也可以在其上修改增加自定义的功能。
这种方式可以看作是可视化编码方式，可以减少调用系统地理处理工具的复杂度。
4、ArcPy中的OMD
ArcPy由三大部分组成：ArcPy函数、ArcPy类、ArcPy模块。
（1）ArcPy函数
ArcPy函数用于执行特定的任务，方便执行地理处理工作流。ArcPy中的函数分为两种：地理处理函数和非地理处理函数。所有地理处理工具都以地理处理函数提供。
（2）ArcPy类
ArcPy类存储地理对象相关的信息，通常用于解析地理数据，或者作为地理处理工具的参数。
（3）ArcPy模块
ArcPy模块是将共性的功能以模块方式提供，方便调用。ArcPy模块包括数据访问模块（arcpy.da）、制图模块（arcpy.mapping）、空间分析扩展模块（arcpy.sa）、网络分析扩展模块（arcpy.na）。以及工具类模块：时间模块（arcpy.time）。
4.1、ArcPy中的函数
ArcPy中的函数主要包括了：描述数据的函数（Describe）、判断数据是否存在的函数（Exists）、数据迭代相关的函数（如：ListFields）、外部输入参数相关的函数（如GetParameterAsText）、许可检查相关的函数（如CheckExtension）、环境设置相关的函数（如GetSystemEnvironment）、消息错误处理相关的函数（如GetMessage）
4.2、ArcPy中的类
| 分类 | 主要类 | 说明 |
|---|---|---|
| 要素类或表、栅格类 | FeatureSet、RecordSet、Raster | 代表要素图层或者表、栅格图层 |
| 要素数据内容相关类 | Cursor、Row | 代表要素图层或者表中记录的每行数据 |
| 要素图层字段相关类 | Field、FieldInfo | 代表要素图层或表的字段信息 |
| 几何类型与空间参考 | Point、Multipoint、PointGeometry、Polyline、Polygon、Extent、SpatialReference | |
| 图表类 | Graph、GraphTemplate | 如：气泡图、直方图、饼图等 |
| ToolValidator相关类 | Filter、Parameter、Schema、Value | 自定义Python工具箱所需要的参数类 |
| 异常类 | ExecuteError、ExecuteWarning | |
| 其他核心类 | 环境设置类：env；地理处理结果类：Result；索引类（空间索引和属性索引）：Index；多值参数类：ValueTable；SDE SQL操作类：ArcSDESQLExecute；辅助类：Array、RandomNumberGenerator |
4.3、ArcPy中的模块
| 模块名称 | 主要功能 |
|---|---|
| arcpy.da | 数据访问模块。提供了增、删、查、改数据的类和函数。 |
| arcpy.mapping | 地图制图模块。提供了操作mxd文档、地图渲染、地图打印输出、地图服务发布等功能。 |
| arcpy.na | 网络分析扩展模块。用于访问网络分析地理处理工具。 |
| arcpy.sa | 栅格分析模块。用于访问空间分析地理处理工具。 |
5、描述数据的函数
通过Describe函数可以查询所有类型数据的属性信息。如：数据几何类型、字段、索引等。不同的数据类型可查询的属性信息不同。
ftClass="D:/mapdata/test/china/chinamap.gdb/citiesbuffer"
ftDesc = arcpy.Describe(ftClass)
print(ftDesc.shapeType)
print(ftDesc.featureType)
print(ftDesc.shapeFieldName)
print(ftDesc.OIDFieldName)
print(len(ftDesc.fields))
print(ftDesc.spatialReference.name)
6、环境设置类
ArcPy中环境设置定义在env类中。
（1）环境设置读取和更改
arcpy.env.scratchWorkspace = "c:/mapdata"
arcpy.env.workspace = "c:/mapdata"
arcpy.env.XYTolerance = 2.5
workspace = arcpy.env.scratchGDB
（2）检查环境变量名称
arcpy.ListEnvironments()
（3）重设环境设置
arcpy.ResetEnvironments()
arcpy.ClearEnvironment("workspace")
7、消息处理
（1）读取消息
在地理处理工具执行过程中，会输出处理消息，消息内容包括：时间、参数、错误等。可通过如下方式获取：
方式1：直接读取
result=arcpy.GetCount_management("D:/mapdata/test/worldshp/cities.shp")
print(arcpy.GetMessageCount())
print(arcpy.GetMessages())
print(arcpy.GetMessage(0))
方式2：从result中读取
result=arcpy.GetCount_management("D:/mapdata/test/worldshp/cities.shp")
print(result.messageCount)
print(result.getMessage(0))
print(result.getMessages(2))
（2）自定义消息
如果是控制台输出，可以直接使用print语句，也可以使用ArcPy提供的消息函数：
arcpy.AddMessage("info")
arcpy.AddWarning("warning")
arcpy.AddError("error")
8、错误处理
（1）ExecuteError类
地理处理工具失败时会抛出arcpy.ExecuteError类。其他的异常可以使用sys.exc_info()获取。
import arcpy
import sys
try:
result = arcpy.GetCount_management("c:/erro.shp")
except arcpy.ExecuteError:
arcpy.AddError(arcpy.GetMessages(2))
except:
e = sys.exc_info()[1]
print(e.args[0])
（2）错误跟踪
在较大复杂的脚本中，可结合sys和traceback模块来查找跟踪错误。
import arcpy
import sys
import traceback
arcpy.env.workspace = "C:/Data/myData.gdb"
try:
arcpy.CreateSpatialReference_management()
except arcpy.ExecuteError:
msgs = arcpy.GetMessages(2)
print(msgs)
except:
# Get the traceback object
#
tb = sys.exc_info()[2]
tbinfo = traceback.format_tb(tb)[0]
pymsg = "PYTHON ERRORS:\nTraceback info:\n" + tbinfo + "\nError Info:\n" + str(sys.exc_info()[1])
msgs = "ArcPy ERRORS:\n" + arcpy.GetMessages(2) + "\n"
print(pymsg)
print(msgs)
（3）Result对象中获取错误消息
result = arcpy.Clip_analysis("roads", "urban_area", "urban_roads")
消息总数：result.messageCount
按索引号获取消息：result.getMessage(index)
按类型获取消息：result.getMessages(severity)
消息类型分：0（消息）、1（警告）、2（错误）
9、许可检查
使用arcpy.CheckExtension("3D")和arcpy.CheckOutExtension("3D")检查许可。
import arcpy
try:
if arcpy.CheckExtension("3D") == "Available":
arcpy.CheckOutExtension("3D")
else:
print("license error")
arcpy.env.workspace = "D:/GrosMorne"
arcpy.HillShade_3d("WesternBrook", "westbrook_hill", 300)
arcpy.Aspect_3d("WesternBrook", "westbrook_aspect")
except arcpy.ExecuteError:
print(arcpy.GetMessages(2))
finally:
arcpy.CheckInExtension("3D")
10、地理数据路径设置与中文处理
（1）路径设置
在访问本地数据时，常需要设置数据存放路径，设置方式有两种：
方式1：绝对路径。
直接将绝对路径传入地理处理工具函数中。
arcpy.GetCount_management(r"c:\temp\streams.shp")
方式2：相对路径。
借助env.workspace，传入数据路径到地理处理工具函数中。
arcpy.env.workspace = "C:/data/base.gdb"
arcpy.GetCount_management("streams")
（2）中文处理
凡涉及到中文的地方，如中文路径，中文信息输出控制台，建议按如下方式处理：
- 脚本文件头定义字符编码utf-8，同时脚本文件使用utf-8编码。
- 中文字符串使用unicode标识，如：
print(u"中文") - 中文信息输出到磁盘文件，将其转换为utf-8编码。如：
output = u"输出内容".encode("utf-8") - 中文信息（utf-8编码）读取到内存，将其转换为unicode编码。如：
input = f.read().decode("utf-8")
（3）自定义消息中的中文处理
如果使用AddMessages等消息函数输出中文，可按如下两种方式处理：
- 将所有编码统一到操作系统的默认编码中。如GBK。
获取操作系统编码信息：
sys.getfilesystemencoding()、sys.getdefaultencoding()、locale.getdefaultlocale()
- 如果只能用utf-8，则使用英文输出。
