ArcGIS Pro Python编程

地理学作为人类的礼物，它可以让我们看到地平线或世界的任何角落，让我们探索遥远的土地，或探索我们脚下复杂的地理环境。地理学作为一门艺术和一门科学，帮助我们了解不断变化的世界，让我们能够应对地域、区域、国家和全球范围内的紧迫挑战。自从埃拉托色尼第一次探索他所在的地球角落以来，正是由于提升使我们的世界严格量化的能力一直是地理学的追求，才使得2 000多年前我们就获得了地球周长惊人的准确近似值。

当地理信息系统(GIS)被广泛使用时，这种丰富的量化传统得到了强化，使勤劳的人们能够用点、线、多边形、网格位图和量化网格无限详细地描述我们的世界；还有其他一些定量的框架可用于对地球的地理变化进行严格的调查。地理领域经过几十年的发展，地理信息系统已经变得越来越普遍，应用于越来越多的业务和任务挑战，GIS已经成为工业、政府、学术界和社会部门数字化转型的关键。

这一转变在很大程度上加快了GIS对脚本语言的青睐，使广泛的从业人员能够不断创新，以创新的方式探索他们的世界。这些脚本已经扩展和增强了我们集体的GIS能力，因为它们被精心制作、发布在Web上，可以与他人共享、改进，并经过了全球无数地理空间从业者和学者的实地测试。这些脚本为地理空间创新增添动力，帮助我们所有人更好地了解我们的世界。毕竟，根据定义，地球上发生的一切都存在于空间和时间中——创造出大量的成功，只有经过深思熟虑和创造性地实现自动化才能帮助我们解决问题。

正像本书，将有助于扩大地理空间创新者的群体数量，加深他们对地理的理解，并帮助所有人通过地理的观点来解决当今全球的重要问题。当您读本书时，我鼓励您思考这些新的超能力将如何帮助您让我们的世界比您发现它的时候更好一点。

Dr. Christopher Tucker

Chairman, American Geographical Society

在GIS社区中出现的一个常见问题是“我如何成为一名GIS开发人员?”这是一个实际的问题；GIS中的很多人可能会制作地图，做分析，并寻求进一步的知识。关于这个话题，我可能有很多要说的，但我首先要推荐的是学习Python。

在我之前的职业生涯中，我的职责之一就是每年准备20多张一系列的地图，这些地图会被印在报纸上。这些地图并不复杂，但准备数据、更新布局和生成地图通常需要两到三天的时间。这并不难，但很乏味。我想一定有更好的办法。这也是我真正接受Python后的第一个任务，我能够使用Python准备最新的数据，更新布局的日期和信息，并生成所有的文档。编写和测试脚本可能只花了我一天的时间，但在接下来的几年里为我节省了大量的时间。

作为在空间行业工作的专业人士，跟上技术的发展是很重要的，因为这些技术可以帮助我们完成日常任务。许多在GIS中工作的人都有这样的经历：必须从各种来源中收集数据，做一些复制和粘贴工作，甚至编辑他们最喜欢的电子表格软件，并为利益相关者创造一些有用的东西。说到底，数据就是数据，我们的工作就是赋予它意义。

Python是开发人员工具箱中的瑞士军刀。它可以解析数据、分析图像、转换文件类型、上传/下载、迭代、修改和输出各种结果。如果您需要执行一些分析，很有可能有一个Python库可用。将它与ArcGIS Python API结合起来，可以将您的技能提高到一个新的水平。本书将引导您胜任数据分析工作。当我还是一个天真的技术人员的时候，我曾希望有这样的一本书，我为您今天可以用它来做事情感到兴奋！

René Rubalcava

SoftWhere Development Engineer, Esri

本书将带您进入ArcGIS Pro自动化的广阔世界，将帮助您把技能和职业生涯提高到新的高度。我们将教您如何使用Python优化和简化ArcGIS Pro和ArcGIS Online中的数据管理、分析和地图制作过程。不论您是在政府机构、私人企业工作,还是作为一个对GIS专业有抱负的学生，您将学习到的技能和技巧，将很容易为整个城市或大公司进行数据管理，创建或编辑整个系列的地图，或者从大数据快速生成分析结果，并因此简化您的生活。

本书受众

本书是为ArcGIS专业人员、中级ArcGIS Pro用户、ArcGIS Pro高级用户、学生，以及想从GIS技术人员转行到GIS分析师的人，从GIS分析师转行到GIS程序员的人，或从GIS开发人员/程序员转行到GIS架构师的人编写的。

如果您对地理空间/GIS语法、ArcGIS和数据科学(Pandas)有基本的了解，学习本书是有帮助的，但也不是必需的。

本书内容

第1部分ArcGIS Pro Python模块介绍

第1章Python for GIS简介，介绍了ArcGIS Pro和其他Esri产品自动化所需的Python核心组件。本章还包括Python语法的概述，以及介绍所需的数据结构和脚本概念。

第2章ArcPy基础知识，解释了ArcPy可用的语法和模块。ArcPy是一个Python包，熟悉它对于ArcGIS Pro的地图制作和数据管理非常重要。您将探索ArcPy中可用的功能和模块，并使用ArcPy在ArcGIS Pro窗口中进行一些地理处理。

第3章适用于Python的ArcGIS API，介绍了ArcGIS API for Python。这是一个Python包，旨在与Web GIS一起使用，并允许您直接使用ArcGIS Online或ArcGIS Enterprise上的数据。我们将介绍如何在ArcGIS Pro中设置和管理虚拟环境，并介绍类似于Jupyter Notebooks的ArcGIS Pro Notebooks。本书将使用ArcGIS Notebooks作为在ArcGIS Pro中编写和运行Python的一种方式。

第2部分将Python模块应用于常见的GIS任务

第8章Pandas、数据框和矢量数据，向您介绍如何使用Pandas进行地理空间数据分析。我们介绍了一些Pandas的基础知识，以及如何从Pandas DataFrames中获取数据，并查看依赖于Pandas的GeoJSONtoCSV文件到shapefile工作流程。

第9章使用Python进行栅格分析，演示如何使用arcgis和arcpy模块中的栅格工具来处理栅格和影像图层。我们着眼于创建栅格、保存栅格和访问其属性，以及如何用空间分析工具集实现更高级的空间建模和分析。

第10章使用NumPy进行地理空间数据处理，介绍了在处理栅格数据时如何以及何时使用NumPy模块。我们将了解一些基本的NumPy数组操作以及如何在地理空间分析中使用它们。

第4部分案例研究

第11章案例研究：ArcGIS Online管理和数据管理，包含案例研究，将向您展示如何在ArcGIS Pro中创建Notebook以管理您的ArcGIS Online账户。这些Notebook将允许您管理用户、报告信用积分、重新分配项目以及下载和重命名照片。所有这些都可以在ArcGIS Pro中使用ArcGIS API for Python和ArcGIS Pro Notebooks来完成。

第12章案例研究：高级地图自动化，向您展示如何从头到尾创建制图自动化。我们将介绍无法使用arcpy.mp更改的不同地图设置，以帮助为您的制图自动化创建良好的模板。然后，我们使用 arcpy.mp创建一个地图系列，显示2020年暂停的公交线路周围街区组的不同少数群体状态，以识别任何潜在的环境正义问题。

第13章案例研究：预测农作物产量，交互式数据科学网络地图，展示了提取、转换、加载(ETL)工作流程，该工作流程应用于使用来自世界各地的农业数据预测农作物产量的问题。我们编写了一个Notebook来执行数据收集、数据清理并拟合随机森林模型来进行预测，然后在我们的Python代码之上创建一个简单的JavaScript Web应用程序。

如何充分利用本书

要完成本书中的练习，您需要安装ArcGIS Pro 2.7或更高版本，以及随ArcGIS Pro一起安装的Python版本。不过不用担心，在第2章中，我们将引导您了解如何在开始之前检查您的环境设置是否正确。

下载示例代码文件

本书是为ArcGIS专业人员、中级ArcGIS Pro用户、ArcGIS Pro高级用户、学生，以及想从GIS技术人员转行到GIS分析师的人，从GIS分析师转行到GIS程序员的人，或从GIS开发人员/程序员转行到GIS架构师的人编写的。

如果您对地理空间/GIS语法、ArcGIS和数据科学(Pandas)有基本的了解，学习本书是有帮助的，但也不是必需的。

第1部分ArcGIS Pro Python模块介绍

第1章Python for GIS简介，介绍了ArcGIS Pro和其他Esri产品自动化所需的Python核心组件。本章还包括Python语法的概述，以及介绍所需的数据结构和脚本概念。

第2章ArcPy基础知识，解释了ArcPy可用的语法和模块。ArcPy是一个Python包，熟悉它对于ArcGIS Pro的地图制作和数据管理非常重要。您将探索ArcPy中可用的功能和模块，并使用ArcPy在ArcGIS Pro窗口中进行一些地理处理。

第3章适用于Python的ArcGIS API，介绍了ArcGIS API for Python。这是一个Python包，旨在与Web GIS一起使用，并允许您直接使用ArcGIS Online或ArcGIS Enterprise上的数据。我们将介绍如何在ArcGIS Pro中设置和管理虚拟环境，并介绍类似于Jupyter Notebooks的ArcGIS Pro Notebooks。本书将使用ArcGIS Notebooks作为在ArcGIS Pro中编写和运行Python的一种方式。

第2部分将Python模块应用于常见的GIS任务

Silas Toms是一名地理空间数据专家和数据工程师，在地理数据系统领域拥有超过15年的工作经验。他毕业于加州保利洪堡大学，从环境数据分析到为超级碗建立GIS，到目前担任一家电动汽车充电公司的数据工程总监。这是他的第四本书，包括两本关于ArcGIS和ArcPy的书，以及Mastering Geospatial Analysis with Python 3。

Bill Parker是一名GIS专业人员，拥有超过15年的GIS和Python工作经验。他曾在ICF担任大型环境项目的GIS负责人，使用ArcPy实现GIS分析和地图制作的自动化。他的项目重点包括担任Caltrain现代化EIR/S、加州高速铁路项目圣何塞到默塞德和旧金山到圣何塞EIR/S的GIS负责人。他现在为Volta Charging工作，使用Python做自动化空间分析和ArcGIS Online工作流程。

本书将带您进入ArcGIS Pro自动化的广阔世界，将帮助您把技能和职业生涯提高到新的高度。我们将教您如何使用Python优化和简化ArcGIS Pro和ArcGIS Online中的数据管理、分析和地图制作过程。不论您是在政府机构、私人企业工作,还是作为一个对GIS专业有抱负的学生，您将学习到的技能和技巧，将很容易为整个城市或大公司进行数据管理，创建或编辑整个系列的地图，或者从大数据快速生成分析结果，并因此简化您的生活。