ModelBuilder参数化建模

文章目录

ModelBuilder参数化建模
前言
一、ModelBuilder应用基础
- 1.1 模型构建器定义
- 1.2 模型构建器快速浏览
- 1.3 模型画布
- 1.4 模型元素
- - 1.4.1 工具
  - 1.4.2 变量
  - 1.4.3 连接符
- 1.5 模型流程&保存路径
- 1.6 流程状态
- 1.7 ModelBuilder重做案例
- - 1.7.1 租房选址分析
  - 1.7.2 用地变更分析
  - 1.7.3 多网点城市设施布局评估
二、ModelBuilder进阶技术：迭代器/行内变量替换
- 2.1 迭代要素选择
- 2.2 迭代要素类
三、创建模型工具
- 3.1 模型参数
- 3.2 创建初始模型
- 3.3 创建模型参数
- 3.4 案例
总结

前言

本文基于立方数据院学习平台的学习，介绍ModelBuilder的理论与实践知识。

设想一下这些场景：
①你在做一项复杂研究，使用到ArcGIS中的多个工具和步骤，包括缓冲区分析、空间连接、字段计算器、裁剪、相交等，如果一步步调用工具，输入数据，输出结果非常耗时，有没有更快速的方法？
②领导给了你全国道路数据和全国城市边界数据，让你把每个城市的道路裁剪出来保存成单独的文件，全国有近300个地级市，这个时候你怎么办？
③现在你参与了一个县的村庄规划，需要对200多个村庄分别进行用地适宜性评价，这个时候你怎么办？

上面这些需求都涉及到复杂的工作流程或者大量的重复性工作，如果不使用一些先进的工具，纯靠手工处理的话，那简直处理到让人头秃。
ModelBuilder就是ArcGIS中数据批量处理的神器。掌握ModelBuilder，可以大大提升工作效率。

一、ModelBuilder应用基础

1.1 模型构建器定义

模型构建器是一个用来创建、编辑和管理模型的应用程序
模型是将一系列地理处理工具串联在一起的工作流，它将其中一个工具的输出作为另一个工具的输入。也可以将模型构建器看成是用于构建工作流的可视化编程语言。
ArcGIS的开发手段之一!

1.2 模型构建器快速浏览

模型构建器的界面结构简单，其中包含下拉菜单、工具条工具及快捷菜单选项。通过右键单击可以使用整个模型或任何单个模型元素(变量、连接器或工具)的快捷菜单。在模型中用于拖动工具并将其连接到变量的空白区域称为画布，而显示相互连接的工具和变量的外观及布局称为模型图。

1.3 模型画布

模型画布是模型中的白色空白区域。

1.4 模型元素

模型元素主要有三种类型:工具、变量和连接符

1.4.1 工具

工具:地理处理工具是模型工作流的基本组成部分。工具用于对地理数据或表格数据执行多种操作。ArcToolBox中的每个工具都可以在模型构建器中充当模型元素

工具按类型可以分为3种 :内置工具、脚本工具、模型工具
①内置工具: 系统工具，即ArGIS的工具。分为“迭代器”和“仅模型工具”
②脚本工具: 如Python脚本文件创建的工具
③模型工具:将多个工具连接在一起以共同表示一个工作流即构成模型。

1.4.2 变量

变量变量是模型中用于保存值或对磁盘数据进行引用的元素，包括“数据”和“值”两种变量

数据: 包括要素类文件、要素文件等等
值:值变量是诸如字符串、数值、布尔( true/false值)、空间参考、线性单位或范围等的值考、线性单位或范围等的值

1.4.3 连接符

连接符 : 连接符用于将数据和值连接到工具。连接符箭头显示了地理处理的执行方向。有四种连接符：
①数据 :数据连接符用于将数据变量和值变量连接到工具。
②环境: 环境连接符用于将包含环境设置的变量(数据或值 )连接到工具。工具在执行时将使用该环境设置
③前提条件 : 前提条件连接符用于将变量连接到工具。只有在创建了前提条件变量的内容之后，工具才会执行
④反馈:反馈连接符用于将某一工具的输出返回给同一工具作为输入。

1.5 模型流程&保存路径

模型流程由一个工具和连接到此工具的所有变量组成。连接线用于表示处理的顺序。可将多个流程连接到一起以创建一个更复杂的流程。

模型保存在“工具箱”中!

1.6 流程状态

模型流程由一个工具和连接到此工具的所有变量组成。连接线用于表示处理顺序。

四种状态: 尚未准备运行、准备运行、正在运行或已运行

1.7 ModelBuilder重做案例

1.7.1 租房选址分析

回顾“租房选址分析”的分析场景和步骤。案例以某个城市某一租客的租房选址需求为例。
分析步骤为：
第一步：将CAD数据导入GIS，包括主干道、次干道、医院、高中数据的导入；
第二步：利用缓冲区工具得到距离医院500米内的区域、距离高中700米内或者1000米内的区域；再利用相交工具得到既满足距离医院500米内，又满足距离高中700米内或者1000米内的区域，我们简称A区域；
第三步：利用缓冲区工具得到距离主干道100米，距离次干道50米和距离支路20米的区域，我们简称B区域；
第四步：利用擦除工具得到位于A区域，但是不位于B区域的地方。

重点：
如何添加变量 ?①直接拖进模型画布；②在拖进画布的“工具”中，双击点开设置输入要素
如何建立连接 ?
模型构建后，需要输入的参数有哪些 ? 需要作为保存输出的参数有哪些 ?

步骤：
先导入医院、高中、道路要素。
打开模型构建器，导入医院元素以及缓冲区工具，连接线从医院至缓冲区工具（令医院为输入要素），此时结果保存在默认路径下的文件夹，双击即可修改保存位置。

在输入要素时，出现两个医院，前面有蓝色循环符号的医院指的是已导入模型的要素。
双击缓冲区工具设置参数。
点击播放，完成工作流。点击验证后方可开始下一次工作流运行。

导入高中元素以及多环缓冲区工具，连接线从高中至多环缓冲区工具（令高中为输入要素）

双击多环缓冲区工具设置参数。

拖进相交工具，两个buffer作为输入要素连接至相交工具。

拖入道路要素和缓冲区工具，道路作为输入要素连接至缓冲区工具，缓冲工具缓冲距离设置相应字段。再将上述相交结果作为输入要素，道路缓冲结果作为擦除要素连接至擦除工具

可新建工具箱，并把此模型保存。

1.7.2 用地变更分析

主要步骤：
①导入数据至要素数据集
②根据“layer”字段融合
③添加标注字段并给字段赋值:
④联合
⑤添加字段并计算，得到最后结果

步骤：
拖入要素，添加字段并使用字段计算器

拖入联合工具，将上述两个结果连接至联合工具。

上述结果添加字段，并使用字段计算器，N3=N1+N2

拖入筛选工具（按属性选择+导出），选择表达式N3=-1

1.7.3 多网点城市设施布局评估

①上海图书馆，建立缓冲区、泰森多边形
②相交+裁剪一覆盖范围
③和学校进行空间连接，添加 /计算学校统计字段
④和餐饮店进行空间连接，添加 /计算学餐饮统计字段

二、ModelBuilder进阶技术：迭代器/行内变量替换

迭代器可以基于多个输入自动重复执行同一个工作流，也就是实现数据的批量化处理，使用迭代器可以极大节约重复工作时间。

使用迭代器有几个注意点：
在使用迭代器的过程中有一个设置非常重要，那就是“行内变量替换”。这个是迭代器成功的关键。
①一个模型中只能存在一个迭代器，不能实现迭代器的嵌套；
②在使用迭代器的时候，输出的数据最好保存在GDB中，这样不容易出错。

ModelBuilder中支持12种迭代方式

2.1 迭代要素选择

场景：每个图书馆建立缓冲区并保存为单独的文件。

模型中右键 - 迭代器 - 要素选择

按名称字段进行迭代。

拖入缓冲区工具并连接。

双击结果保存路径，设置行内变量替换（%值%）

迭代循环尽量新建文件地理数据库，行内变量尽量放在文件名后面。

2.2 迭代要素类

迭代要素类即读取一个文件夹，对文件夹中的每一个元素都进行迭代操作。

扩展其他十种迭代器作用
点此跳转

三、创建模型工具

如何把ModelBuilder中的工作流转换成ArcGIS中可以使用的工具？
将如下工作流：

转换为ArcGIS工具：

为什么要创建工具？
在学会如何用模型构建器创建模型之后，我们可以了解到，ArcGIS是能够实现“流程分析”的，但同样的分析思路，如何避免每次都建立流程模型?
我们都希望以不同的输入数据来运行模型，使得其从一个“单一性”的流程变成一个“普适性”的工具!

3.1 模型参数

双击打开之前创建的文件，可以看到显示“没有参数”

打开【缓冲区】工具，所有显示的都是“工具”

掌握了如何设置参数，就掌握了如何设置工具。

3.2 创建初始模型

①所有参数通过“调用”提取出来②区分“从参数”和“从环境”的区别

添加字段时，右键 - 获取变量 - 从参数 - 字段名

字段类型操作同上

计算字段提取“表达式”

3.3 创建模型参数

任何模型变量都可以转换为模型参数。将变量转换为模型参数后，可以在模型工具对话框中指定此参数的值。
保存模型，并双击打开

右键要素 - 模型参数（线段上出现P）

尝试更改模型参数，重新执行命令( 和系统工具操作一样)

先删除已输入的要素，模型颜色变白
右键元素 - 重命名

更改参数顺序：右键目录区工具 - 属性 - 参数一栏修改

3.4 案例

先创建工作流

创建泰森多边形的输出字段改为“ALL”

缓冲区获取变量，调出距离
相交

泰森多边形从环境设置处理范围

缓冲区添加“融合类型”参数

最后的输出变为模型参数。

去除原始输入要素，并重命名

总结

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