Modélisation de la ville et des transports

 Les modèles de forme urbaine

L’étude de la forme d’une ville a pour objectif de comprendre les mécanismes à l’oeuvre dans la mise en place de la structure des villes et leur croissance. Par structure nous entendons la répartition des habitants, des emplois, les déplacements dans la ville ou encore les aménagements urbains. Ce champs d’étude s’est développé au cours du XXème siècle. En suivant la classification de Wegener and Furst (2004), on distingue plusieurs façons de modéliser la structure urbaine, attachées à différentes théories d’organisation de la ville.

Dans un premier temps les théories sociales (historiens, géographes, sociologues), notamment au sein de l’école de Chicago, se sont intéressées à la structure de la ville comme résultante des relations entre les différents groupes sociaux. Cependant ces approches sont essentiellement qualitatives et n’explicitent pas les interactions entre forme urbaine et système de transports.

Plus tard, la définition de budget temps (Zahavi and Talvitie, 1980) a permis d’expliquer la répartition des individus en ville en montrant que ceux-ci se situaient en moyenne à une heure de trajet aller-retour de leur emploi. Puis des modèles de micro-économie et des modèles intégrés opérationnels ont été développés pour expliquer et prévoir la formation des structures de villes. Nous allons détailler ces deux dernières approches, qui permettent de considérer quantitativement les liens entre système de transports et forme de la ville.

La modélisation de la ville en économie urbaine

Le modèle d’économie urbaine classique est un modèle d’optimisation de l’utilité des ménages et du profit des constructeurs. Ce modèle permet de prédire la localisation des agents dans la ville en s’appuyant sur l’idée que les localités avec une meilleure accessibilité sont plus valorisées sur le marché de l’immobilier que celles moins accessibles. La première approche développée autour de cette modélisation est celle de Von Thünen and Schumacher-Zarchlin (1875).

Celui-ci s’intéressait au lien entre rente d’une terre agricole et distance à parcourir pour acheminer les produits au centre. Il a ainsi construit un modèle d’occupation des sols, qui explicite l’arbitrage entre distance au centre de la ville et loyer à payer pour les terres, ce loyer impactant la rentabilité financière des cultures. Puis Alonso (1964) a appliqué cette approche à l’analyse des villes. Le modèle de base suppose donc que les agents arbitrent entre la distance à parcourir pour rejoindre leur lieu de travail ou de loisir et le prix du logement, ou de manière équivalente, la surface du logement, celle-ci étant proportionnelle au prix du logement.

Dans ce modèle standard on suppose que la ville ne possède qu’un seul centre d’activité qui concentre tous les emplois et loisirs. Les sols et les aménités sont identiques dans toute la ville. Les consommateurs font un aller-retour par jour 72 au centre. Le système de transport est supposé radial et son coût est linéairement dépendant de la distance au centre. Il n’y a qu’un seul moyen de transport. Les consommateurs sont supposés identiques en terme de préférences, ils ont la même fonction d’utilité, et ont le même revenu.