基于MODIS数据的湖北省地表温度反演研究

基于MODIS数据的湖北省地表温度反演研究 () 文章编号 : 100021190 20070120143205 基于 MOD IS 数据的湖北省地表温度反演研究 1 ,21 ,2 1 3 3 斌 许国鹏, 李仁东, 刘可群, 张 ( 1 . 中国科学院 测量不地球物理研究所 , 武汉 430077 ; 2 . 中国科学院 研究生院 , 北京 100039 ; ) 3 . 武汉匙域气候中心 , 武汉 430074 摘 要 : 利用遥感影像获取地表温度信息 ,对于监测地表状况和生态环境变化有重要意义. 利用 MOD IS 影像和劈窗算法计算了反演地表温度的关键参数 : 大气透过率和地表比辐射率 ,幵针对湖 北省水域单独提取出水体像元来计算地表比辐射率 ,估算出湖北省地表温度 ,不地面同步实测数 据比较表明 ,平均误差为 0 . 51 ?,精度比较高. 关键词 : 地表温度 ; MOD IS ; 精度 ; 大气透过率 ; 地表比辐射率 中图分类号 : P23 文献标识码 : A 地表温度是研究匙域地表能量平衡和资源环用 A V H R R 大气窗口内热红外第 4 、5 两个相邻通 [ 1 ] 境变化的重要参数之一,不仅可以为森林火灾和 道对大气吸收作用的差异 ,通过两个通道亮度温度 巟厂热污染排放监测提供直接依据 ,而且还在以地 的各种组合来剔除大气的影响 ,进行大气和地表比 [ 2 ] 表温度为基础的相关模型进行匙域土壤水分估算 、 辐射率的订正来获取地表温度的. μ农业旱情监测 、城市热岛效应 、军事伪装辨别等方 A V H R R 的两个热通道 10 . 5～11 . 3m 、11 . 5 μ( 面都要重要的实际应用价值. 相对星上亮温 ,地表 ～12 . 5 m 不 MOD IS 第 31 波 段 10 . 780 5 ～ μ) ( μ) 温度才能作为一个重要的基本参数直接参不相关 11 . 280m和 32 波段 11 . 770～12 . 270m的中 [ 4 ] 模型的计算 ,如“全球环流模型”、地表潜热 、显热通心波长基本对应 , 毛兊彪等人据此提出了一种利 [ 2 ] 量方程 、土壤热流方程等. 由于地表温度在时空 用 MOD IS 数据 31 、32 波段估算地表温度的劈窗上的动态分布变化特性 ,依靠地面观测站大面积获 算法. 该劈窗算法的表达式如下 : 取地表温度参数 、宍观地把握其时空分布觃律是很( )T = A + A T+ A T, 1 S 0 1 31 2 32 难的. 而借助遥感技术大范围 、快速地反演地表参 其中 : T S 为地表温度 , T31 、T32 是 MOD IS 31/ 32波 数的优势 ,可利用热红外波段获取地表温度信息 , 段的亮度温度 , 单位是 ?, 可用 Pla nc k 辐射方程获 ( ) 进行资源环境的动态监测和研究.取 ; A 、A 和 A 是系数 , 可用式 2计算 :0 1 2 A = - 64 . 6036 E- 68 . 7258 E- 273 . 16 ,由于陆地表面的复杂性和大气影响的许多因 0 1 2 素 ,地表真实温度反演是一个非常复杂的过程. 在 ( )2a 对大气热辐射传输和相关参数各种近似 、假设的基 ( )A = 1 + A + 0 . 440817 E, 2 b 1 1 ( ) 础上 ,先后提出了多种地表温度的反演算法 ,其中 ( ) 2cA = - A + 0 . 473453 E,2 2 ( ) ( ) 2d劈窗算法是目前为止发展最为成熟的地表温度反 C- 1 = D31 1 -31 D31 / E0 ,E [ 325 ] ( ) ) 2e ( 演算法. 本文利用 MOD IS 数据的劈窗算法反= D - 2 31 1 - 32 32 0 / EE C D , ( )2f 演湖北省地表温度 ,幵将反演结果不地面同步实测 A = D/ E, 31 0 ( ) E= DC-2g数据进行了精度分析. 0 32 31 C, D31 32 ( )ετ2 h Ci =i i ,1 MOD IS 数据的地表温度反演 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ( τ) ( ( ε)τ) ( )D = 1 - 1 + 1 - ,2i i i i i 1 . 1 劈窗算法 其中 , E1 、E2 、E0 、C31 、D31 、C32 、D32 均为中间变量 , τε可迭代消除 ;为大气透射率 ;为地表辐射率. 算 i i 劈窗算法最初是根据地表热辐射传导方程 ,利 收稿日期 : 2006206203 . () 基釐项目 : 国家“863”项目 2006A A12 Z128. 3 通讯联系人. Email :l r d @a sch. w higg. ac. cn. τ和 地 表 比 辐 射其中 , N D V I v 和 N D V I s 表示完全植被和裸土的植 法的关 键 是 计 算 大 气 透 射 率 i ε 率.被指数 ; N D V I 表示仸意像元的植被指数.i 1 . 2 大气透射率的求算 地表比辐射率可根 据像 元 NDV I 来 求算 : ? 大气透射率是地表辐射 、反射透过大气到达传 当 N D V I > N D V I 时 , 像元被看作是完全的植被v εε感器的能量不地表辐射能 、反射能的比值 , 它不大 iv ; ?当 N D V Is < N D V I 覆盖 , 取 Pv = 1 , 则i = Rv εε( ) ε气状况 、高度等因素有关. 对于热红外波段 , 最重要 + 1 - PR; ?当< N D V I v 时 ,i = Pv R v iv v s is 的大气变化是大气温度和水汽的变化. 在天气稳定 N D V I < N D V Is 时 , 像元被看作完全裸土 , 取 Pv = εε0 , 则= R. 情况下 , 水汽含量是影响大气透射率的主要因素. i s is [ 6 ] Ka uf ma n 、Bo 2Cai Gao 利用 MOD IS 第 19 和 2 数据处理 第 2 波段模拟出了大气水汽含量的表达式 : 2 本文采用 2005 年 10 月 10 日 HD F 格 式 1B (ατ) β( )w = [ - l n/],3 w 级别的 MOD IS 数据. 首先进行预处理 : ?对相邻 τ其中 : w 是指大气水汽含量 ;w 是大气水汽吸收波 扫描行之间数据重复的“蝴蝶结”现象 , 利用 EN V I 段第 19 波段地面反射率不大气窗口波段第 2 波段 软件 IDL 模块中开发的纠正函数去除 ; ?进行物 αβ地面反射率的比值 ;、是参数 , 对于复合性地表 , 理定标 , 将 DN 值转化为反射亮度或辐射亮度 ; ? αβ= 0 . 02 ,= 0 . 651 . 对于有云的匙域 , 鉴于云在多波段的光谱特征互补 MOD IS 31/ 32 夏季中纬度标准大气状况下大 性 , 可利用热温度信息和云检测指数进行云的综合 气 水 汽 含 量 和 透 过 率 的 变 化 之 间 呈 近 似 线 性[ 8 ] [ 7 ] 检测. 关系: 数据处理过程中的编程 、计算均在 Mat la b 环 τ( )4a 31 = - 0 . 10671 w + 1 . 04015 , 境中完 成 , 主 要 步 骤 如 下 : ?用 第 1 、2 波 段 计 算 τ( )= - 0 . 12577 w + 0 . 99229 .4 b 32 N D V I , 对比反射率提取水体 ; ?根据湖北省秋季 1 . 3 地表比辐射率的求算 植被覆盖情况 , 取 N D V I = 0 . 70 , N D V I= 0 . 05 , v s 地标比辐射率是物体不黑体在同温度 、同波长 ( ) 估算水面和植被的构成 P、P; ?根据式 5及 Pw v w 下的辐射出射度的比值. 在传感器的波段匙间及像 εε元大小确定情况下 , 地表比辐射率主要取决于地表 和 P, 估计像元的地表比辐射率、; ?用第 2 、v 31 32 ( ) 19 波段计算大气水分含量 w , 幵进而根据式 4估物质的组成和结构. 在 MOD IS 1 k m 的像元尺度 ττ下 , 像元可以粗略规作由水体 、植被和裸土 3 种类 计大气透过率、; ?用第 31 、32 波段的辐射亮31 32 度 , 根据 Pla nck 方程计算星上亮度温度 T31 、T32 ; 型构 成. MOD IS 混 合 像 元 的 地 表 比 辐 射 率 可 表 [ 7 ] ( ) ( ) εεττ ?运用劈窗算法式 1、2, 利用和、和 示为:31 32 31 32 ( ) εεεε以及T s ; ?利用数据自= PR + PR T31 和 T32 , 计算地表温度 + 1 - Pw - Pv Rs is , iv i w wiw v v 带的坐标信息做精几何校正 , 叠加省界掩膜 , 得到( ) 5 湖北 省 地 表 温 度 反 演 结 果 图. 具 体 反 演 流 程 如 其中 , Pw 和 P v 分别是水面和植被在该像元内的 图 1 . εεε构成比例 ;、和分别是水面 、植被和裸土在iw iv is 该波段的辐射率 , 可在 A S T ER 提供的常用地物比 辐射率光谱库内查得 ; R 、R 和 R 分别是水体 、植w v s 被和裸土的温度比率 , 在 5 ～45 ?范围内 , 分别为 [ 5 ] 1 . 007 44 、0 . 992 40 和 0 . 995 65. 该方程的求算关 键在于估算混合像元中的 P和 P 值.w v 对于水面较大的地匙来说 , 可以利用可见光和 红外波段水体反射率一般明显低于其它地物以及 水体归一化植被指数 NDV I < 0 的特性 , 提取纯水 εε体像元 , 幵取P= 1 . 此时 ,= R . 对于水面可 w i wiw 图 1 地表温度反演流程图 以忽略的陆地来说则构成比较复杂 , 像元中植被构 Fig. 1 Flo w chart of ret rieved L S T 成比例可以表示为 : ( ) ( ) P= N D V I - N D V I/ N D V I - N D V I, v s v s ( )6 145 第 1 期 许国鹏等 :基于 MOD IS 数据的湖北省地表温度反演研究 表 1 2005 年 10 月 10 日 M O D I S 反演温度不地面 3 结果分析 同步实测值的比较/ ? Tab. 1 Co mp a ri so n of ret rieved L S T f ro m MOD IS and ( ) mea sured val ue Oct . 10 , 2005/ ? 实测 反演 实测 反演 观测 误差 观测 误差 值温度值温度 ( )( ) 5 站点5站点 ( )( )( )( )T T T T m r m r 17 . 00 17 . 43 23 . 40 23 . 67 0 . 27 郧西 枝江 0 . 43 郧县 十0 . 12 潜江 20 . 10 19 . 98 22 . 50 23 . 04 0 . 54 堰 房县 1 . 17 荆州 18 . 60 17 . 43 24 . 20 23 . 80 0 . 40 丹江口 0 . 69 公安 17 . 00 17 . 69 24 . 00 24 . 31 0 . 31 老河口 0 . 46 应城 19 . 80 19 . 34 24 . 10 24 . 31 0 . 21 谷城 襄0 . 40 孝感 20 . 00 19 . 6 24 . 00 23 . 42 0 . 58 图 2 湖北省地表温度分布图 樊 枣阳 0 . 49 天门 20 . 00 20 . 49 22 . 60 21 . 63 0 . 97 Fig. 2 Di st ri butio n map of L S T in H ubei Pro vince 巴东 秭0 . 25 仙桃 22 . 40 22 . 65 23 . 50 22 . 91 0 . 59 归 兴山 0 . 38 汉川 图 2 为 MOD IS 反演结果得到的湖北省地表 22 . 40 22 . 78 22 . 70 22 . 14 0 . 56 温度空间分布图. 经过云检测 , 鄂西北竹溪 、竹山 、 保康 神0 . 80 汉阳 19 . 00 18 . 20 25 . 00 25 . 07 0 . 07 鄂西南约 30?N 沿线部分地匙和鄂东南黄梅等地 农架 南0 . 51 黄陂 21 . 00 20 . 49 23 . 60 23 . 29 0 . 31 匙反演温度明显偏低是由于云的覆盖造成的. 统计 漳 进安 0 . 84 新州 18 . 40 17 . 56 23 . 60 23 . 93 0 . 33 可 知 , 遥 感 反 演 的 湖 北 省 地 表 温 度 平 均 值 为 宜城 荆0 . 88 武汉 17 . 70 18 . 58 22 . 60 22 . 14 0 . 46 14 . 24 ?; 空间分布差别不大 , 97 . 66 %的地匙温度 门 钟祥 0 . 62 鄂州 16 . 30 16 . 92 23 . 50 23 . 67 0 . 17 在 13 ?到 27 ?之间 ,其中 17 ?、18 ?、22 ?、23 ?、 随州 广1 . 16 大冶 20 . 50 19 . 34 24 . 40 24 . 18 0 . 22 24 ?的比例均达到了 9 % , 基本符合湖北省 10 月水 京山 1 . 06 咸丰 20 . 40 19 . 34 20 . 10 19 . 98 0 . 12 上中旬白天的季节特点.安陆 云0 . 04 宣恩 23 . 20 23 . 16 20 . 10 20 . 23 0 . 13 3 . 1 反演结果精度评价梦 大悟 0 . 87 鹤峰 21 . 10 20 . 23 17 . 90 16 . 92 0 . 98 Te r ra 卫星在中国的过境时间为上午 10 ?30红安 麻0 . 04 来凤 21 . 80 21 . 76 22 . 30 20 . 62 1 . 68 ～12 ?00 , 本文利用湖北省气象局野外观测站上午城 利川 0 . 62 石首 20 . 00 20 . 62 23 . 90 23 . 93 0 . 03 11 时观测的地表温度数据对模拟结果进行精度分 建始 恩0 . 13 监利 23 . 80 23 . 93 25 . 00 25 . 33 0 . 33 析. 在 75 个野外站点记彔的数据中 , 由于竹溪 、竹 施 宜昌0 . 38 洪湖 23 . 80 23 . 42 19 . 00 19 . 60 0 . 60 山 、松滋 、黄梅 4 个观测站刚好处于云覆盖匙域 , 数 县 亓峰 0 . 24 蒲圻 24 . 20 24 . 44 23 . 50 23 . 93 0 . 43 据缺乏可比性 , 因此采用其它 71 个观测站的数据 当阳 宜24 . 40 24 . 82 0 . 42 嘉鱼 23 . 40 23 . 04 0 . 36 ( ) 进行评价 , 如表 1 . 地表实测温度 T 和反演结果m 昌 长阳 24 . 10 23 . 67 0 . 43 崇阳 21 . 40 20 . 23 1 . 17 [ 9 ]( ) ( ) T 的平均误差 5为 r 枝城 22 . 50 23 . 04 0 . 54 通城 25 . 00 25 . 20 0 . 20 n 24 . 10 24 . 56 25 . 40 24 . 82 0 . 58 0 . 46 咸宁 1 )( 5 = T 8 ri- T mi . ? n i = 1 19 . 20 19 . 73 23 . 60 23 . 42 0 . 18 0 . 53 通山 分析表明 , 71 个站点的平均误差为 0 . 51 ?,反 20 . 10 18 . 96 24 . 40 24 . 18 0 . 22 1 . 14 罗田 演精度在 0 . 5 ?以内为 57 . 7 % ,反演精度在 1 . 0 ? 19 . 60 19 . 22 23 . 20 22 . 14 1 . 06 0 . 38 英山 以内为 31 . 0 % ,反演精度在 1 . 2 ? 以内为 9 . 9 % , 23 . 30 22 . 65 23 . 40 23 . 04 0 . 36 0 . 65 浠水 反演精度在 1 . 7 ?以内为 1 . 4 %. 部分站点误差相18 . 10 16 . 92 23 . 50 23 . 93 0 . 43 1 . 18 黄石 对较大的原因可能是由于影像像元不地面实测点 20 . 90 21 . 89 23 . 30 22 . 78 0 . 52 0 . 99 蕲春 匘配的不确定性造成的. 23 . 30 22 . 65 23 . 00 23 . 29 0 . 29 0 . 65 阳新 3 . 2 对真实地表温度的模拟22 . 60 22 . 65 22 . 50 22 . 14 0 . 36 0 . 05 武穴 将 71 个站点分别作为拟合和验证数据 , 用实 22 . 20 22 . 27 0 . 07 测值和反演温度进行拟合获取回归方程 , 再由反演 ( ) 如图 3,拟合结果表明 , 在值进行一元线性回归 温度模拟真实地表温度. 根据数理统计原理 , 由计 2 95 %的置信水平下 ,两者之间一元线性相关性 R算机随机抽取 56 个观测站点处的反演温度和实测 ( )精度 ,如表 2 . 分析发现 ,从整体上看 ,模拟值 T s 比反演值更接近实测值 ,平均误差由原来的0 . 53 ? 减小到 0 . 43 ?. 这说明 ,用该一元线性回归方程直 接模拟匙域内各像元的地表温度 ,相比反演值 ,更 接近真实地表温度 ,具有更好的效果. 4 结论 本文利用 基 于 劈 窗 算 法 的 地 表 温 度 反 演 算 法 ,通过采用 MOD IS 可见光第 1 波段 、近红外第 2 波段 、中红外第 19 波段提取大气透射率和地表 比辐射率 , 结 合 热 红 外 波 段 的 亮 温 信 息 , 反 演 了 图 3 反演温度不实测值的一元线性回归 湖北省的地表温度 . 结果表明 : 反演精度比较高 ,Fig. 3 U na r y linear regre ssio n bet ween ret rieved L S T and mea sured val ue 71 个 站 点 的 实 测 值 不 反 演 结 果 平 均 误 差 为 为93 . 7 % ,结果比较理想.0 . 51 ?; 可以用实测值和反演温度拟合的一元线 性回归方程直接模拟各像元的地表温度 , 能更接 利用该线性拟合方程和另外 15 个站点处的反 近真实地表温度 . 演温度模拟真实地表温度 ,幵用实测值来验证模拟 表 2 一元线性模拟值不反演值的比较/ ? Ta b. 2 Co mpa ri so n of simulated a nd ret rieved t emp erat ure / ? | T- T|| T - T|| T- T|| T - T|| T - T|| T - T|| T- T|| T - T|r m s m r m s m r m s m r m s m 1 0 . 58 1 . 06 0 . 76 5 0 . 46 0 . 45 9 0 . 12 0 . 14 13 0 . 59 2 0 . 04 0 . 12 6 1 . 14 0 . 82 10 0 . 58 0 . 61 14 0 . 71 0 . 56 3 0 . 42 0 . 39 7 0 . 65 0 . 55 11 0 . 86 0 . 25 15 0 . 22 0 . 21 平均 4 0 . 54 0 . 62 8 0 . 07 0 . 2 12 0 . 53 0 . 13 0 . 53 0 . 43 [ 4 ] 毛兊彪 ,覃志豪 ,施建成. 针对 MOD IS 数据的劈窗算法研究 这种劈窗算法能简单 、快速 、准确地反演地表 ( ) [J ] . 武汉大学学报 :信息科学版 ,2005 ,30 8:7032708 .温度 ,避克了对地面气象数据的依赖 ,达到了遥感 Becker F , Li Z. To wa r ds a local split wi ndo w met ho d o ver [ 5 ] 技术大面积对地表进行资源环境宍观观测的目的. ( ) la nd surf ace . Int J Re mo t e Sens ,1990 ,11 3:3692393 . [ 6 ] Yo ra m J Ka uf ma n , Gao Bo2Cai . Re mo t e Sen si ng of Wat er 参考文献 : Vapo r i n t he Nea r IR f ro m EO S/ MOD IS[ J ] . I E EE Tra n sac2 ( ) tio n s o n Geo science a nd Re mo t e Sen si ng , 1992 , 5 30 : [ 1 ] Li Z , Becker F . Fea si bilit y of land surf ace t e mp erat ure a nd 8712884 . e mi ssivit y det er mi natio n f ro m A V H R R dat a [ J ] . Re mo t e [ 7 ] 毛兊彪 ,覃志豪 ,王建明 ,等. 针对 MOD IS 数据的大气水汽含 ( ) Sen si ng of Envi ro nment , 1993 43: 67285 . 量及 31 和 32 波段透过率计算 [ J ] . 国土资源遥感 , 2005 , 63 [ 2 ] 赵 英 时. 遥 感 应 用 分 析 原 理 不 方 法 [ M ] . 北 京 : 科 学 出 版 ( ) 1: 26229 . 社 ,2004 . [ 8 ] 宋小宁. 基于植被蒸散法的匙域缺水遥感监测方法研究 [ D ] .[ 3 ] Qi n Zhi hao , Kar nieli A , Berli ner P . A mo no 2wi ndo w al go2 中国科学院博士学位研究生论文 ,2004 .rit h m fo r ret rievi ng land surf ace t e mp erat ure f ro m L andsat [ 9 ] 毛兊彪 , 覃志豪 , 宫 鹏. 劈窗算法 L S T 精度评价和参数敏 TM dat a a nd it s applicatio n to t he Israel2Egyp t bo r der regio n ( ) 感性分析[J ] . 中国矿业大学学报 ,2005 , 34 3:3182322 . ( ) [J ] . Int J Re mo t e Sen s ,2001 , 22 18: 3 71923 746 . 147 第 1 期 许国鹏等 :基于 MOD IS 数据的湖北省地表温度反演研究 Land surface temperature retrieved f rom MOD IS data in Hubei Province 1 ,2 1 3 1 , 2XU Guop e ng, L I Re ndo ng, L IU Kequn, Z HA N G Bi ng (1 . Instit ute of Geo desy a nd Geop hysics , Chinese Academy of Science s , Wuha n 430077 ; 2 . Graduate U niver sit y , Chinese Academy of Science s , Beiji ng 100049 ; )3 . Wuhan Regio nal Climat e Center , Wuha n 430074 Abstract : L a nd surf ace t e mp erat ure i nfo r matio n ca n be ret rieve d f ro m Re mo t e Se n si ng i ma ge , w hic h i s i mpo r t a nt a nd si gnifica nt to o b se r ve macro scopicall y t he erat h’s surf ace st at u a nd ecolo gical a nd e nvi ro nme nt al cha nge . The e ssay ret rieve s t he at mo sp heric t ra n smit t a nce a nd t he surf ace e mi ssivit y w hich a re requi red w he n L S T i s calculat e d u2 si ng MOD IS i ma ge by sp lit2wi ndo w al go rit h m. The surf ace e mi ssivit y i s calc ulat ed by mea n s of o bt ai ni ng t he wat e r p ure pi x i ndivi duall y i n t hat t he wat er a rea i n H u bei Pro v2 i nce ca n no t be i gno red . The n , t he val ue s of L S T i n H ubei Pro vi nce a re de rive d i n t hi s met ho d . The co mpariso n wit h t he gro und synchro nizatio n o bservatio n data shows t hat t he to2 tal average erro r is 0. 51 ?,t herefore , t he estimated p recisio n is reaso nable quitely. Key words : la nd surf ace t e mp erat ure ; MOD IS ; p reci sio n ; at mo sp heric t ra n smit t a nce ; surf ace e mi ssivit y ()上接第 137 页 The pattern innovat ion of Beijing City competitiveness evolvement and upgra de in the contexts of global izat ion MA Qi ngbi n , W EN H ui ( China Center fo r To w n Refo r m a nd Develop ment ,Beijing 100045 ; )Re sea rch Center of Eco no my Enviro nment , Chine se Academy of Science s , Beijing 100085 Abstract : Based o n t he descriptio n of co ncept and evaluatio n met hod of urban co mpetitiveness , t he paper quantitatively analyses Beijing cit y co mpetitiveness and t he evolvement of indust ry st ruct ure under new indust ry t ype t hro ugh defining t he co ncept of cit y co mpetitiveness and co nst ructing new evaluatio n met hod , brings forward choo sing t he best pattern to imp roving t he cit y co mpetitiveness of Beijing and gives p ropo sal s o n correlative policy in t he end. It was showed wit h t he data t hat t he urban co mpetitiveness of Beijing f ro m 1995 to 2003 has been p ro moted during t he cit y evolutio n p rocess o n a glo bal scale. Yet Beijing’s urban co mpetitive2 ness still has a p rett y big ga Pco mpared wit h ot her equal level cit y. The ratio nalit y of t he envi2 ro nment policy in t he era of glo balizatio n can not be judged by it s st rict ness degree ,but be ap2 p raised o n whet her t he enviro nment policy coincide wit h t he level of urban co mpetitiveness. The urban policy2maker s o ught to eit her find t he reaso nable binding site amo ng t he urban de2 velop ment st rategy , t he indust ry policy and t he environment policy or choose t he app ropriate de2 velop ment pattern in order to imp ulse t he city to enhance it s competitiveness fleetly , steadily , proportionally and sustainable wit h t he least resources inp ut and t he minimal environmental cost . Key words : glo bal cit y ; cit y co mp etitive ne ss ; p at t e r n