Python实现蜂窝六边形的实现方法

什么是泰森多边形

由于制作镶嵌六边的最后一步是创建泰森多边形，所以这里简单介绍一下什么是泰森多边形。

泰森多边形多是用点图生成的。

泰森多边形有以下几个性质：

每个泰森多边形内仅包含一个控制点。
且泰森多边形内的点与相应多边形内的控制点的距离最近。
边上的任一点到两边的控制点的距离一样。
所以使用距离位置合适的点生成的泰森多边形，就能生成蜂窝六边形。

Python 实现

在《最完美的蜂窝六边形的实现方法-gpk实现》中，介绍使用打包好的 .gpk 工具实现制作蜂窝六边形要素类。

在该章节中，我们将完全使用 Python 来实现这一功能。

实现原理：

首先获取输入的矢量数据的坐标位置等信息 info1；
使用坐标位置信息 info1 计算出合适的偏移坐标位置信息 info2；
使用 info1 和 info2 各自生成渔网，包括其中的点；
合并点，生成泰森多边形；
按位置选择，导出结果。
直接上代码（HexagonCreator.py）及其注释说明：

-- coding:utf-8 --

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Author: LiaoChenchen

Created on: 2021/4/18 18:00

Reference:

“”"
Description:
Usage:
“”"

---------------------------------------------------------------------------

from future import absolute_import
from future import unicode_literals
import os
import arcpy
import math

class HexPolygon(object):

def __init__(self, in_f, out_f, width=100):"""创建镶嵌六边形:param in_f: 输入要素:param out_f: 输出要素:param width: 六边形的宽，注意不是边长"""self.in_f = in_fself.out_f = out_fself.width = float(width)descinput = arcpy.Describe(self.in_f)self.ref = arcpy.Describe(self.in_f).spatialReference#___Function___result = self.cal_extent()self.create_flow(*result)def cal_extent(self):"""计算出两幅渔网的坐标信息:return: 返回两幅渔网矢量的信息"""desc = arcpy.Describe(self.in_f)ext = desc.extentx_min = ext.XMinx_max = ext.XMaxy_min = ext.YMiny_max = ext.YMax# calculate offset valueself.height = self.width * math.sqrt(3)self.width, self.height = self.height, self.width# Calculate new offset origin, opposite corner and# Y axis point coordinatesfactor1 = -2.0 #▶注释1◀origin_x = x_min + self.width * factor1origin_y = y_min + self.height * factor1origin = str(origin_x) + " " + str(origin_y)# The opposite corner of the fishnet setfactor2 = 2.0corner_coordx = x_max + self.width * factor2corner_coordy = y_max + self.height * factor2corner_coord=str(corner_coordx) + " " +str(corner_coordy)# 新原点factor3 = 0.5new_origin_x = str(origin_x + self.width * factor3)new_origin_y = str(origin_y + self.height * factor3)new_origin = new_origin_x + " " + new_origin_y# new opposite cornercorner_coordx2 = str(corner_coordx + self.width * factor3)corner_coordy2 = str(corner_coordy + self.height * factor3)corner_coord2 = corner_coordx2 + " " + corner_coordy2# note: 使用的是 stry_coord1 = str(origin_x) + " " + str(corner_coordy)y_coord2 = new_origin_x + " " + corner_coordy2# Calculate Length, hexagonal area and number of columnshexg_len =  float(self.height) / math.sqrt(3)# 等边六边形面积计算公式：根号3 * 3 / 2 * 边长 * 边长hexg_area = math.sqrt(3)*3/2*pow(hexg_len, 2)arcpy.AddMessage("One Hexagon Cell Area: " + str(hexg_area))vector1 = (origin, y_coord1, corner_coord)vector2 = (new_origin, y_coord2, corner_coord2)return vector1, vector2def create_flow(self, vector1, vector2):"""开始创建六边形:param vector1: 用于创建渔网的坐标数据:param vector2: 另一个用于创建渔网的坐标数据:return:"""workspace = os.path.dirname(self.out_f)arcpy.env.scratchWorkspace = workspace# arcpy.env.overwriteOutput = True#------ first fishnet ------# fishnet1_point -> fishnet1_p point# fishnet1_result -> fishnet1_res# fishnet1_label -> fishnet1_lbCF = arcpy.CreateFishnet_managementfishnet1_path = (os.path.join(workspace, "Fishnet1"))fishnet1 = CF(fishnet1_path, vector1[0], vector1[1],self.width, self.height, "0", "0",vector1[2],"LABELS")#------ second fishnet ------fishnet2_path = (os.path.join(workspace, "Fishnet2"))fishnet2 = CF(fishnet2_path, vector2[0], vector2[1],self.width, self.height, "0", "0",vector2[2], "LABELS")# label pointfishnet1_lb = fishnet1.getOutput(1)fishnet2_lb = fishnet2.getOutput(1)arcpy.DefineProjection_management(fishnet1_lb, self.ref)arcpy.DefineProjection_management(fishnet2_lb, self.ref)# 将新旧标注点（label）合并#▶注释2◀full_pt = arcpy.Append_management(fishnet2_lb, fishnet1_lb)# Create Thiessen Polygons#▶注释3◀full_theissen = arcpy.CreateThiessenPolygons_analysis(full_pt,(os.path.join(workspace, "FullTheissen")))# 1.将完整的泰森多边形创建为要素图层# 2.按位置选择出和输入目标图层相交的部分# 3.导出要素图层f_lyr = "_lyr"arcpy.MakeFeatureLayer_management(full_theissen,f_lyr)arcpy.SelectLayerByLocation_management(f_lyr,"INTERSECT", self.in_f)#▶注释4◀arcpy.CopyFeatures_management(f_lyr, self.out_f)# Delete intermediate dataarcpy.Delete_management(fishnet1)arcpy.Delete_management(fishnet2)arcpy.Delete_management(fishnet1_lb)arcpy.Delete_management(fishnet2_lb)arcpy.Delete_management(full_theissen)arcpy.Delete_management(f_lyr)arcpy.AddMessage("Completed hexagonal polygons.")

整个工具封装成了一个类。

类中共有三个方法包括初始化方法。

cal_extent 方法：

主要是计算出两套渔网坐标。

每一套坐标包含一个起始原点、y轴坐标、渔网的对角坐标。

渔网坐标是用于生成渔网的，参数详情可以看：

创建渔网-帮助 | ArcGIS for Desktop
​desktop.arcgis.com/zh-cn/arcmap/10.3/tools/data-management-toolbox/create-fishnet.htm

▶注释1◀：

各个偏移参数，我从网上偷来的。

create_flow 方法：

后续的创建渔网、泰森多边形生成镶嵌六边形的过程。

▶注释2◀：

arcpy.Append_management 和 arcpy.Merge_management 方法类似，都是合并。两者的主要差异是前者是在自己的基础上追加合并。不会生成新的要素类；

而后者是生成一个新的合并图层。

▶注释3◀：

调用 ArcPy 中的泰森多边形创建工具。注意事项：泰森多边形的输出位置必须使用地址全称。包括官网示例都是使用的完整地址。

在脚本模式下，如果输出地址仅仅只是一个名词的话，哪怕你设置了默认工作空间，也会报错。

所以我在这里使用 os.path.join(workspace, “FullTheissen”) 来设置完整地址。

▶注释4◀：

在脚本模式下，使用 arcpy.CopyFeatures_management 进行要素类的保存时，必须提前设置默认工作空间，否则无法保存。

工具箱封装

ArcGIS 自身提供多种工具箱的封装方式。

封装接口
写好的代码需要按照 ArcGIS 的封装规范加入对应的参数（接口）代码。

…

if name == ‘main’:

# toolbox
arcpy.env.overwriteOutput = Trueargv = tuple(arcpy.GetParameterAsText(i)for i in range(arcpy.GetArgumentCount()))
HexPolygon(*argv)

该代码紧接上面的主要代码

arcpy.GetParameterAsText(i) 方法用于参数传递。

创建好自定义工具箱、导入脚本、设置输入输出参数接口。然后运行。

封装完成的成果长这样：

点击打开

然后就可以输入参数，运行，成功、关闭。

添加自定义工具箱
Note: 后文我会放出自制工具箱的下载方式，如果以后有其他的脚本工具放出的话，也会封装进这一个工具箱。
右键点击 ArcToolBox ，点击添加工具箱。

在打开的添加工具箱对话框中，选择自制工具箱即可添加到 ArcGIS 右侧的工具栏中。