计算字段 Python 示例

使用键盘输入值并不是编辑表中值的唯一方式。 要针对单个记录甚至是所有记录的一组字段值执行数学计算。 您可以对所有记录或选中记录执行简单计算和高级计算。 此外，还可以在属性表中的字段上计算面积、长度、周长和其他几何属性。 以下各部分包括使用字段计算器的若干示例。 使用 Python、SQL 和 Arcade 执行计算。

本主题着重于基于 Python 的计算字段示例。 要了解有关 Arcade 表达式的详细信息，请参阅 ArcGIS Arcade 指南。 要了解有关 SQL 表达式的详细信息，请参阅计算字段值。

注：

• Python 强制将缩进作为语法的一部分。 请使用两个或四个空格来定义每个逻辑级别。 将语句块的开头和结尾对齐并且保持一致。
• Python 计算表达式字段将使用惊叹号 (!!) 括起。
• 命名变量时，请注意 Python 区分大小写，因此 value 不同于 Value。
• 输入语句后，如果想将其写入文件，请单击导出按钮 。 导入按钮 将提示您查找和选择一个现有的计算文件。

简单计算

仅通过一个短表达式就可以计算出多种计算结果。

简单字符串示例

一系列 Python 字符串函数均支持使用字符串，包括 capitalize、rstrip 和 replace。

将 CITY_NAME 字段中字符串的首字母大写。

!CITY_NAME!.capitalize()

移除字段 CITY_NAME 中自字符串结尾的所有空格。

!CITY_NAME!.rstrip()

将 STATE_NAME 字段中的“california”全部替换为“California”。

!STATE_NAME!.replace("california", "California")

在 Python 中，字符串字段中的字符可以通过索引和分割操作进行访问。 索引操作将在索引位置提取字符，而分割操作则会提取一组字符。 在下表中，假设 !fieldname! 是值为 "abcde" 的字符串字段。

示例	说明	结果
!fieldname![0]	第一个字符	"a"
!fieldname![-2]	倒数第二个字符	"d"
!fieldname![1:4]	第二、三和四个字符	"bcd"

Python 也支持使用 format() 方法的字符串格式。

将合并后的 FieldA 和 FieldB 以冒号分隔开。

"{}:{}".format(!FieldA!, !FieldB!)

• 常见 Python 字符串操作

简单数学示例

Python 提供了处理数字的工具。 Python 也支持一些数值和数学函数，包括 math、cmath、decimal、random、itertools、functools 和 operator。

运算符	说明	示例	结果
x + y	x 加上 y	1.5 + 2.5	4.0
x - y	x 减去 y	3.3 - 2.2	1.1
x * y	x 乘以 y	2.0 * 2.2	4.4
x / y	x 除以 y	4.0 / 1.25	3.2
x // y	x 除以 y（向下取整除法）	4.0 // 1.25	3.0
x % y	x 模 y	8 % 3	2
-x	x 的负数表达式	x = 5 -x	-5
+x	x 不变	x = 5 +x	5
x ** y	以 x 为底，以 y 为指数的幂	2 ** 3	8

乘

!Rank! * 2

根据给定的半径字段计算球体的体积。

4.0 / 3.0 * math.pi * !Radius! ** 3

注：

短整型、长整型和大整型字段在它们支持的整数范围上有所不同：

• 短整型（16位整数）- 支持从 -(2¹⁵) 到 2¹⁵（-32,768 到 32,767）的整数。
• 长整型（32 位整数）- 支持从 -(2³¹) 到 2³¹（-2,147,483,648 到 2,147,483,647）的整数。
• 大整型（64 位整数）- 支持从 -(2⁵³) 到 2⁵³（-9,007,199,254,740,992 到 9,007,199,254,740,991）的整数。

旧版本：

在 ArcGIS AllSource 中，使用 Python 3；在 ArcGIS Desktop 中，使用 Python 2。 Python 2 使用的是整型数学计算，这就意味着两个整型值相除将始终生成整型值 (3 / 2 = 1)。 在 Python 3 中，两个整型值相除将生成浮点型值 (3 / 2 = 1.5)。

Python 内置函数

Python 包含多个内置函数，包括 max、min、round 和 sum。

• Python 内置函数

计算字段列表中的每个记录的最大值。

max([!field1!, !field2!, !field3!])

计算字段列表中的每个记录的总和。

sum([!field1!, !field2!, !field3!])

使用代码块

通过 Python 表达式和代码块参数可执行以下操作：

• 在表达式中使用 Python 函数。
• 访问地理处理函数和对象。
• 访问要素几何的属性。
• 访问新的随机值运算符。
• 使用 if-then-else 逻辑对值进行重分类。

表达式类型	代码块
Python（PYTHON3 关键字）	支持 Python 函数。 使用 Python 函数 (def) 表示代码块。 适当时，使用地理处理对象（如点对象）表示几何属性。
Arcade	支持 Arcade 函数。
SQL	支持 SQL 表达式。 执行 SQL 表达式可以更好地支持使用要素服务和企业级地理数据库的计算，尤其是在性能方面。 使用该表达式可以将单次请求设置为要素服务或数据库，而不必一次执行一个要素或一行的计算。

旧版本：

在 ArcGIS Desktop 中，计算字段工具支持 VB、PYTHON 和 PYTHON_9.3 表达式类型。 VB 表达式类型，在某些产品中受支持，但在 64 位产品中不受支持，其中包括 ArcGIS AllSource。

在 ArcGIS AllSource 中，向后兼容性仍支持 PYTHON 和 PYTHON_9.3 关键字，但是不作为选择列出。 使用这些关键字的 Python 脚本将可继续使用。

PYTHON3 表达式类型与旧版 PYTHON_9.3 关键字的唯一区别在于 PYTHON3 会将日期字段中的值作为 Python datetime 对象返回。

注：

PYTHON3 表达式类型与随 ArcGIS AllSource 安装的 Python 版本无关。 它是历史上的第三个 Python 相关关键字（在现在隐藏 PYTHON 和 PYTHON_9.3 关键字之后）。

各 Python 函数可通过 def 关键字定义，关键字后为函数名称及函数的输入参数。 可编写 Python 函数，允许其接受任何数量的输入参数（包括没有参数的情况）。 函数将通过 return 语句返回值。 函数名称可由您自行选取（不得使用空格，也不得以数字开头）。

注：

如果函数未通过 return 语句显式返回值，则函数将返回 None。

注：

Python 强制将缩进作为语法的一部分。 请使用四个空格来定义每个逻辑级别。 将语句块的开头和结尾对齐并且保持一致。

代码示例 - 数学

可以使用表达式参数添加简单的数学表达式，并可以使用表达式和代码块参数构建更复杂的示例。

将字段的值四舍五入为保留两位小数。

Expression:
round(!area!, 2)

通过 math 模块将米转换成英尺。 以转换值为底，以 2 为指数进行幂运算，然后再乘以 area。

Expression:
MetersToFeet((float(!shape.area!)))

Code Block:
import math
def MetersToFeet(area):
    return math.pow(3.2808, 2) * area

通过 Python 逻辑计算字段

可以使用 if、else 和 elif 语句将逻辑模式包含在代码块中。

按照字段值进行分类。

Expression:
Reclass(!WELL_YIELD!)

Code Block:
def Reclass(WellYield):
    if (WellYield >= 0 and WellYield <= 10):
        return 1
    elif (WellYield > 10 and WellYield <= 20):
        return 2
    elif (WellYield > 20 and WellYield <= 30):
        return 3
    elif (WellYield > 30):
        return 4

代码实例 - 几何

除以下代码示例外，请参阅下方的“几何单位转换”部分，以了解有关转换几何单位的详细信息。

计算某要素的面积。

Expression:
!shape.area!

计算某要素的最大 x 坐标。

Expression:
!shape.extent.XMax!

计算某要素中的折点数。

Expression:
getVertexCount(!shape!)

Code Block:
def getVertexCount(feat):    
    partnum = 0

    # Count the number of points in the current multipart feature
    partcount = feat.partCount
    pntcount = 0

    # Enter while loop for each part in the feature (if a singlepart 
    # feature, this will occur only once)
    while partnum < partcount:
        part = feat.getPart(partnum)
        pnt = part.next()

        # Enter while loop for each vertex
        while pnt:
            pntcount += 1   
            pnt = part.next()
   
            # If pnt is null, either the part is finished or there 
            # is an interior ring
            if not pnt: 
                pnt = part.next()
        partnum += 1
    return pntcount

将点要素类中每个点的 x 坐标平移 100。

Expression:
shiftXCoordinate(!SHAPE!)

Code Block:
def shiftXCoordinate(shape):
    shiftValue = 100
    point = shape.getPart(0)
    point.X += shiftValue
    return point

几何单位转换

可以使用 getArea 和 getLength 几何方法修改几何字段的面积和长度属性。

了解有关地理处理中支持的线性和面积单位的详细信息

有关详细信息，请参阅 Polygon 和 Polyline 对象。

警告：

转换地理坐标系中数据的面积单位会生成不正确的结果，这是由于沿 globe 的十进制度并不一致。

计算某要素的长度（以码为单位）。

Expression:
!shape@getLength('PLANAR', 'YARDS')

计算某要素的面积（以英亩为单位）。

Expression:
!shape@getArea('PLANAR', 'ACRES')

测地线面积和长度也可以使用 GEODESIC 方法类型进行计算。

有关详细信息，请参阅 Polygon 和 Polyline 对象。

了解有关地理处理工具以及线性和面积单位的详细信息

计算某要素的测地线长度（以码为单位）。

Expression:
!shape@getLength('GEODESIC', 'YARDS')

计算某要素的测地线面积（以英亩为单位）。

Expression:
!shape@getArea('GEODESIC', 'ACRES')

代码示例 - 日期字段

日期和时间可使用 datetime 和 time 模块进行计算。

计算当前日期。

Expression:
time.strftime("%d/%m/%Y")

计算当前日期和时间。

Expression:
datetime.now()

计算日期为 2015 年 3 月 15 日下午 1:30:00。

Expression:
datetime(year=2015, month=3, day=15, hour=13, minute=30, second=0))

计算当前日期和字段中的值之间的天数。

Expression:
datetime.now().day - !OID!

通过向字段中的日期值添加 100 天来计算日期。

Expression:
!field1! + timedelta(days=100)

Code Block:
from datetime import timedelta

使用 datetime 模块中的 ctime 方法计算表示日期的字符串。 该示例将创建一个格式为 'Mon Feb 22 10:15:00 2021' 的字符串。

Expression:
!field1!.ctime()

计算字段中的日期值为一周中的周几（例如，星期天）。

Expression:
!field1!.strftime('%A')

使用 datetime 模块的 strftime 方法和显式格式字符串从日期字段计算格式化字符串。 该示例将创建一个格式为 '02/22/2021, 10:15:00' 的字符串。

Expression:
!field1!.strftime("%m/%d/%Y, %H:%M:%S")

使用 ISO 8601 格式的字符串计算日期。

Expression:
'1969-07-21 02:56:00'

使用月、日、年、时间约定计算日期。

Expression:
'July 1 2020 12:30:45'

代码示例 - 仅时间字段

使用 datetime 模块的 time 函数计算时间为下午 4:30:00。

Expression:
time(hour=16, minute=30, second=0)

Code Block:
from datetime import time

将日期字段计算为仅时间字段，将仅应用 datetime 对象的时间部分。

Expression:
!date_field!

代码示例 - 仅日期字段

计算的日期为 2000 年 12 月 31 日。

Expression:
datetime(2000, 12, 31)

将日期字段计算为仅时间字段，将仅应用 datetime 对象的时间部分。

Expression:
!date_field!

代码示例 - 时间戳偏移字段

使用 datetime.timezone 模块的 utc 属性将 UTC 时间戳偏移添加到当前日期和时间。

Expression:
datetime.now(tz=timezone.utc)

Code Block:
from datetime import timezone

使用 zoneinfo 模块的 ZoneInfo 类将时间戳偏移添加到当前日期和时间以设置时区。

Expression:
datetime.now(ZoneInfo('America/New_York'))

Code Block:
from zoneinfo import ZoneInfo

代码实例 - 字符串

可以使用多种 Python 编码模式来完成字符串计算。

返回最右侧三个字符。

Expression:
!SUB_REGION![-3:]

将所有大写字母 P 替换为小写字母 p。

Expression:
!STATE_NAME!.replace("P","p")

使用空格分隔符连接两个字段。

Expression:
!SUB_REGION! + " " + !STATE_ABBR!

转换为正确的大小写形式

下列各例显示的是转换单词的不同方法，这些方法可使每个单词的首字母变为大写、其余字母变为小写。

Expression:
' '.join([i.capitalize() for i in !STATE_NAME!.split(' ')])

Expression:
!STATE_NAME!.title()

正则表达式

Python re 模块提供了正则表达式匹配操作，可用于对字符串执行复杂的模式匹配和替换规则。

• re - 正则表达式运算
• 正则表达式的用法

使用单词 Street 替换 St 或 St.，在字符串的末尾生成一个新单词。

Expression:
update_street(!ADDRESS!)

Code Block:
import re
def update_street(street_name):
    return re.sub(r"""\b(St|St.)\Z""",  
                  'Street',
                  street_name)

累加计算和顺序计算

可以使用全局变量来进行累加计算和顺序执行计算。

根据某间隔值计算顺序 ID 或数字。

Expression:
autoIncrement(10, 5)

Code Block:
rec = 0
def autoIncrement(start=1, interval=1):
    global rec
    if rec == 0:
        rec = start
    else:
        rec += interval
    return rec

计算数值型字段的累加值。

Expression:
accumulate(!FieldA!)

Code Block:
total = 0
def accumulate(increment):
    global total
    if total:
        total += increment
    else:
        total = increment
    return total

计算数值型字段的百分比增量。

Expression:
percentIncrease(float(!FieldA!))

Code Block:
lastValue = 0
def percentIncrease(newValue):
    global lastValue
    if lastValue:
        percentage = ((newValue - lastValue) / lastValue)  * 100
    else: 
        percentage = 0
    lastValue = newValue
    return percentage

随机值

可以使用 random 模块来计算随机值。

通过 numpy 站点包来计算 0.0 和 1.0 之间的随机浮点值。

Expression:
getRandomValue()

Code Block:
import numpy

def getRandomValue():
    return numpy.random.random()

使用 random 模块来计算 0 与 10 之间的随机整数。

Expression:
random.randint(0, 10)

Code Block:
import random

计算空值

在 Python 表达式中，可通过 Python None 来计算空值。

注：

仅当字段可为空时，以下计算才有效。

使用 Python None 计算空值。

Expression:
None