寇馨月，崔凡，劉曉林，臧彩霞，劉清

［關(guān)鍵詞］ Python；圖斑編號(hào)；Visual Basic；降雨過(guò)程摘錄；數(shù)據(jù)處理；水土保持

［摘要］ 監(jiān)測(cè)與處理數(shù)據(jù)是水土保持工作的基礎(chǔ)，盡管數(shù)據(jù)處理工作簡(jiǎn)單，但人工處理耗時(shí)長(zhǎng)、易出錯(cuò)，且經(jīng)常需要進(jìn)行修改。以工作需要為目標(biāo)，采用編程方法可快速準(zhǔn)確完成水土保持?jǐn)?shù)據(jù)處理工作。借助Python和Visual Basic分別實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目擾動(dòng)圖斑編號(hào)自動(dòng)輸入、水土保持監(jiān)測(cè)點(diǎn)降雨過(guò)程摘錄數(shù)據(jù)快速整匯編處理。結(jié)果表明：①采用圖斑編號(hào)批量自動(dòng)輸入的Python程序，300個(gè)擾動(dòng)圖斑的圖斑編號(hào)輸入用時(shí)10 s，與傳統(tǒng)人工處理方式相比，工作效率提高了77倍；②采用降雨過(guò)程摘錄數(shù)據(jù)成果表整匯編的Visual Basic程序，2 507條降雨過(guò)程數(shù)據(jù)整匯編用時(shí)5 min，工作效率提高了25倍；③Python和Visual Basic程序不僅可以快速準(zhǔn)確完成水土保持遙感監(jiān)管和監(jiān)測(cè)點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù)整匯編等數(shù)據(jù)處理工作，亦可完成河湖監(jiān)管、水環(huán)境監(jiān)測(cè)等其他行業(yè)類似要求的工作。

［中圖分類號(hào)］ S157.1［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A［文章編號(hào)］ 1000－0941（2023）06－0048－04

新階段水土保持工作要點(diǎn)主要包含依法嚴(yán)格監(jiān)管人為水土流失[1-3]、扎實(shí)做好水土保持監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)[4-5]等，其中人為水土流失監(jiān)管的工作重點(diǎn)之一是常態(tài)化開展水土保持遙感監(jiān)管工作。據(jù)統(tǒng)計(jì)，水利部已連續(xù)4 a在全國(guó)開展水土保持遙感監(jiān)管工作[6]，累計(jì)更新解譯擾動(dòng)圖斑超200萬(wàn)個(gè)（不包含省、市、縣級(jí)組織的監(jiān)管工作），每100 km2監(jiān)管區(qū)域平均解譯擾動(dòng)圖斑數(shù)量120個(gè)左右。按照《生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持信息化監(jiān)管技術(shù)規(guī)定（試行）》（以下簡(jiǎn)稱《技術(shù)規(guī)定》）要求，需對(duì)每個(gè)擾動(dòng)圖斑按要求編寫圖斑編號(hào)，作為唯一的身份標(biāo)識(shí)[7]。圖斑編號(hào)是數(shù)據(jù)管理、搜索查詢、信息錄入、邊界修改等工作必不可少的屬性字段，可為后續(xù)監(jiān)管工作順利開展提供基礎(chǔ)。此項(xiàng)工作量較大，若能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)編寫圖斑編號(hào)，將為工作帶來(lái)極大的便捷。目前其他行業(yè)如林業(yè)數(shù)據(jù)[8]、礦山新增圖斑[9]已實(shí)現(xiàn)基于ArcGIS編程的自動(dòng)編號(hào)，而水土保持遙感監(jiān)管擾動(dòng)圖斑基于ArcGIS編程自動(dòng)編號(hào)尚缺少相關(guān)研究。坡面定位水土流失監(jiān)測(cè)[10]是扎實(shí)做好水土保持監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)工作的重點(diǎn)之一，為此，海河流域[11]、河南省[12]、上海市[13]等均對(duì)各自轄區(qū)的監(jiān)測(cè)站點(diǎn)優(yōu)化等進(jìn)行了充分研究和規(guī)劃。多年監(jiān)測(cè)成果存儲(chǔ)與應(yīng)用亦是研究熱點(diǎn)，如：李智廣等[14]總結(jié)了安徽省監(jiān)測(cè)點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù)整（匯）編的經(jīng)驗(yàn)做法；趙輝等[15]分析了全國(guó)站點(diǎn)監(jiān)測(cè)資料整編工作存在的問(wèn)題，建議選用與之適合的整編方法提高監(jiān)測(cè)資料整編工作效率。目前坡面定位水土流失監(jiān)測(cè)資料整編方法多為人工整理，在整匯編有特殊格式要求的表格時(shí)易出錯(cuò)且耗時(shí)長(zhǎng)（如降雨過(guò)程摘錄數(shù)據(jù)成果表），急需改進(jìn)整編方法，提高工作效率同時(shí)保證成果質(zhì)量。

本研究圍繞圖斑編號(hào)自動(dòng)輸入和改進(jìn)監(jiān)測(cè)成果整匯編方法兩項(xiàng)工作需求，基于Python和Visual Basic程序，開展擾動(dòng)圖斑的圖斑編號(hào)自動(dòng)輸入、降雨過(guò)程摘錄數(shù)據(jù)成果表整匯編等相關(guān)研究，以大幅提高工作效率和精準(zhǔn)度，為水土保持基礎(chǔ)工作高質(zhì)量發(fā)展提供技術(shù)支持。

1Python編程在水土保持遙感監(jiān)管工作中的應(yīng)用

1.1Python應(yīng)用的工作要求

《技術(shù)規(guī)定》中要求“圖斑編號(hào)”字段需按照空間地理位置從上到下、從左到右的順序依次編號(hào)，并以“YYYYMM_XXXXXX_TTTT”的形式命名，其中：前6位“YYYYMM”表示遙感影像成像年月；中間6位“XXXXXX”是擾動(dòng)圖斑所在縣級(jí)行政區(qū)的行政區(qū)劃代碼；后4位“TTTT” 是序號(hào)，從0000至9999排序。

1.2Python程序代碼

圖斑編號(hào)需依據(jù)空間地理位置按照規(guī)定的順序進(jìn)行編排，擾動(dòng)圖斑的空間地理位置可以通過(guò)計(jì)算幾何質(zhì)心的X、Y坐標(biāo)并記錄在屬性表中。圖斑編號(hào)Python程序代碼編寫思路是調(diào)用Python程序自帶函數(shù)“arcpy.UpdateCursor”，對(duì)數(shù)字形式的X、Y坐標(biāo)按照要求先以質(zhì)心Y坐標(biāo)降序排列，再以質(zhì)心X坐標(biāo)增序排序。圖斑編號(hào)批量自動(dòng)輸入屬性字段QDNM中的Python程序運(yùn)行代碼見(jiàn)圖1。

代碼中的“D：RDTB.shp”是需要編輯圖斑編號(hào)的擾動(dòng)圖斑矢量文件所在路徑，引號(hào)內(nèi)路徑可以替換；“YYYYMM_XXXXXX_”是圖斑編號(hào)的前12位數(shù)字，需根據(jù)實(shí)際監(jiān)管情況填寫，如用2022年1月影像解譯的廣州市天河區(qū)的擾動(dòng)圖斑，則圖斑編號(hào)的前12位數(shù)字為“202201_440106_”。圖斑編號(hào)自動(dòng)輸入Python程序的操作流程見(jiàn)圖2，程序運(yùn)行完成后可在QDNM字段中查看圖斑編號(hào)自動(dòng)輸入的結(jié)果。

1.3Python錄入圖斑研究結(jié)果

本研究選取監(jiān)管區(qū)域內(nèi)解譯成果300個(gè)圖斑作為測(cè)試數(shù)據(jù)，按照《技術(shù)規(guī)定》要求，若逐一手動(dòng)輸入圖斑編號(hào)，300個(gè)圖斑需用時(shí)10～13 min，且易出現(xiàn)序號(hào)不連續(xù)的情況；若用Python編程，則只需要10 s（見(jiàn)圖3），且無(wú)需借助其他輔助文件，使用操作簡(jiǎn)單易行，極大提高了工作效率和準(zhǔn)確性。圖斑編號(hào)自動(dòng)輸入Python程序適用于生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持遙感監(jiān)管（區(qū)域及項(xiàng)目監(jiān)管）工作，從2017年起，已在廣東、江西、貴州、廣西、贛州、廣州等多個(gè)省、市、縣級(jí)監(jiān)管項(xiàng)目中得以應(yīng)用，亦可適用于其他監(jiān)管工作所獲取的矢量文件圖斑編號(hào)排序，如河湖監(jiān)管、 寇馨月等：Python和Visual Basic編程在水土保持?jǐn)?shù)據(jù)處理工作中的應(yīng)用水環(huán)境監(jiān)測(cè)[16]等工作。

2Visual Basic編程在水土保持監(jiān)測(cè)點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù)整匯編工作中的應(yīng)用2.1Visual Basic應(yīng)用的工作要求

按照《徑流小區(qū)與小流域水土保持監(jiān)測(cè)手冊(cè)》（以下簡(jiǎn)稱《手冊(cè)》）和《全國(guó)水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與公告項(xiàng)目年度成果匯編刊印工作大綱》（以下簡(jiǎn)稱《大綱》）的要求，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的降雨過(guò)程摘錄數(shù)據(jù)成果表的格式除行間距、字體等要求外，還有特殊的格式要求：每頁(yè)兩欄，每欄7組，兩欄間有一列間隔；第一欄最后一行與第二欄第一行數(shù)據(jù)連續(xù)，且不同頁(yè)數(shù)據(jù)需連續(xù)；每5行一組，組間空行。

2.2Visual Basic程序代碼

降雨過(guò)程摘錄數(shù)據(jù)成果表整匯編的特殊格式要求主要是分欄和組間空行，因此Visual Basic程序代碼編寫思路是建立總程序，依次調(diào)用分欄程序和插入空行程序。其中分欄程序，每70行的前35行保持原位置不動(dòng)，第36～70行重新寫入第二欄所在列且刪除原位置數(shù)據(jù)行；插入空行程序，指定凡是6的倍數(shù)行插入空行。降雨過(guò)程摘錄數(shù)據(jù)成果表整匯編的Visual Basic程序運(yùn)行代碼見(jiàn)圖4。

具體操作流程見(jiàn)圖5，程序運(yùn)行完成后復(fù)制已整編好的數(shù)據(jù)至整編圖6降雨過(guò)程摘錄數(shù)據(jù)成果表整匯編前Visual Basic程序運(yùn)行界面

表格中，調(diào)整格式即可完成整匯編工作。

2.3Visual Basic摘錄數(shù)據(jù)研究結(jié)果

本研究選取徑流小區(qū)監(jiān)測(cè)成果2 507條降雨過(guò)程摘錄數(shù)據(jù)作為測(cè)試數(shù)據(jù)，按照《手冊(cè)》和《大綱》的工作要求，手動(dòng)整編降雨過(guò)程摘錄數(shù)據(jù)成果表，2 507條數(shù)據(jù)需用時(shí)100～130 min，且數(shù)據(jù)銜接極易出錯(cuò)，若遺漏某一行數(shù)據(jù)的整編，則需從錯(cuò)行所在頁(yè)開始至最后全部重新整編，耗時(shí)耗力。若用Visual Basic編程，則只需不到5 min（程序運(yùn)行18 s，后續(xù)復(fù)制粘貼數(shù)據(jù)的操作用時(shí)不到1 min），整編精準(zhǔn)高效，數(shù)據(jù)銜接不出錯(cuò)，使用操作簡(jiǎn)單易行，極大地提高了工作效率和準(zhǔn)確性，數(shù)據(jù)成果表整匯編前后界面顯示見(jiàn)圖6、圖7。本程序不僅適用于降雨過(guò)程摘錄數(shù)據(jù)成果表整匯編工作，同時(shí)也適用于徑流小區(qū)土壤含水量和植被蓋度成果整匯編工作；分欄程序和插入空行程序亦可以分開運(yùn)行，如插入空行程序可應(yīng)用于徑流小區(qū)逐次徑流泥沙成果整匯編工作中。本程序已連續(xù)10 a應(yīng)用在全國(guó)水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目整匯編、珠江流域水土保持監(jiān)測(cè)成果整匯編工作中，近3 a也在廣東省水土保持監(jiān)測(cè)成果整匯編工作中得到廣泛應(yīng)用。

3結(jié)論

本研究應(yīng)用Python和Visual Basic程序分別實(shí)現(xiàn)了擾動(dòng)圖斑編號(hào)自動(dòng)輸入、降雨過(guò)程摘錄數(shù)據(jù)成果表整匯編，操作簡(jiǎn)單高效，準(zhǔn)確無(wú)誤。經(jīng)測(cè)試300個(gè)圖斑的編號(hào)輸入和2 507條降雨過(guò)程數(shù)據(jù)整匯編工作的效率分別提高了77倍、25倍。在圖斑編號(hào)批量自動(dòng)輸入的Python程序中，擾動(dòng)圖斑矢量文件所在路徑越短，程序讀取目標(biāo)對(duì)象時(shí)間也越短，程序整體運(yùn)行時(shí)間亦越短。圖斑編號(hào)批量自動(dòng)輸入的Python程序和降雨過(guò)程摘錄數(shù)據(jù)成果表整匯編的Visual Basic程序，不僅可以完成水土保持監(jiān)管工作中擾動(dòng)圖斑的圖斑編號(hào)整理和監(jiān)測(cè)點(diǎn)降雨過(guò)程摘錄數(shù)據(jù)整匯編，還可以應(yīng)用于河湖監(jiān)管、水環(huán)境監(jiān)測(cè)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)土壤含水量和植被蓋度成果整匯編或其他類似要求的工作中。

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［作者簡(jiǎn)介］ 寇馨月（1990—），女，遼寧沈陽(yáng)人，工程師，碩士，主要從事水土保持、信息化監(jiān)管等工作。

［收稿日期］ 2022-09-14

（責(zé)任編輯楊傲秋）