comportements de mobilité des ménages
On a vu précédemment que le phénomène de métropolisation a profondément modifié le système de transports et de localisation à l’échelle des agglomérations. La métropolisation a conduit à l’étalement urbain, la dispersion des activités et à la fragmentation fonctionnelle et sociale de l’espace. Cette réorganisation de l’espace a été accompagnée d’une évolution du système de transports dont la principale caractéristique a été un usage généralisé de la voiture. Ces évolutions récentes posent des problèmes en termes de développement durable. Dans les centres villes, la bonne accessibilité à la population, aux emplois et aux services est assurée par la proximité physique des lieux (densité et diversité d’occupation des sols) et la présence d’une offre de transports alternative crédible par rapport à la voiture. En revanche, dans les territoires éloignés du centre-ville, l’usage de la voiture est presque « obligé » car il est rare d’habiter à proximité de son lieu d’emploi, des commerces et autres activités. Nous avons notamment mis en évidence au travers de l’exemple de l’E.M.D de Marseille (1997) que la mobilité pratiquée par les ménages périurbains n’était pas durable, car polluante, coûteuse et génératrice d’inégalités. De manière plus générale, nous avons insisté dans la partie précédente sur l’importance des liens entre la localisation du ménage et sa mobilité quotidienne.
C’est ce dernier aspect que nous proposons d’explorer au cours de ce chapitre. Un certain nombre de travaux théoriques et empiriques se sont penchés sur les liens entre le système de localisation (que l’on assimile à la forme urbaine) et le système de transports (que l’on assimile à la mobilité quotidienne des ménages). L’analyse de ces différents travaux permet d’apporter quelques éclaircissements sur la nature du lien unissant ces deux sous- systèmes, notre but étant de savoir dans quelle mesure la forme urbaine influence la durabilité de la mobilité quotidienne des ménages.
Dans un premier temps, nous examinons les liens théoriques unissant le phénomène d’étalement urbain avec l’évolution du niveau de vie des ménages et les coûts de leur mobilité. Cela permet de confirmer l’existence d’un lien de causalité réciproque entre la mobilité et la forme urbaine, ainsi que la nécessaire prise en compte des caractéristiques des ménages dans l’étude de ce lien.
Dans un deuxième temps, nous partons des travaux de Newman et Kenworthy (1989) portant sur les liens entre la densité urbaine et les émissions de CO2 dans les transports, pour déterminer quelles sont les caractéristiques de la forme urbaine les plus pertinentes pour expliquer la mobilité quotidienne des ménages.
Mais préalablement à tout cela, nous précisons à quel champ sémantique se rapporte le terme « forme urbaine » pour notre recherche.
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1.
Forme urbaine : une notion polysémique
Le terme de « forme urbaine » renvoie à un large champ de concepts liés aux nombreuses disciplines qui les emploient, que ce soit l’urbanisme, la géographie, l’architecture ou encore les transports (Raynaud, 1999). Ce terme n’a pas de définition précise et il est pourtant employé couramment dans ces différentes disciplines. Il convient donc de se pencher sur cette notion fondamentale, en rapport avec la question qui nous intéresse, à savoir la relation entre le type d’urbanisme et les coûts qu’il peut engendrer dans le domaine des transports.
« Le flou » qui entoure l’emploi du (ou des) concept lié à la forme urbaine et les nombreuses transformations sémantiques dont il est l’objet trouve son origine dans trois causes (Raynaud, 1999, pp. 94-95) :
• les limites de la communication humaine qui ne peuvent assurer dans l’intégralité la transmission précise d’un concept lié à un terme à savoir la forme urbaine ;
• les différents concepts de formes urbaines dépendent de la discipline à laquelle ils renvoient : si par exemple un géographe s’adresse à un sociologue, il peut y avoir une erreur d’interprétation ;
• le terme forme urbaine est récent, à la mode, et peut donc être employé en fonction des buts et intérêts de chacun pour paraître plus novateur et donner une impression de progrès.
Le terme de forme urbaine peut être utilisé soit dans le but de défendre un urbanisme « idéal », un exemple à suivre, un modèle, ou bien cela peut être simplement un outil de nature descriptive afin de caractériser une ville. Nous choisissons de nous situer sur le second point. Dans le cadre qui nous intéresse, le mot « urbain » renvoie en majorité à l’espace physique et à ses caractéristiques mais aussi à la population (densité, caractéristiques du ménage). Il échappe à toute représentation subjective et abstraite que peut concevoir l’individu de la ville. Le terme de forme urbaine sera donc en rapport avec un certain nombre de notions : étalement urbain, monocentrisme, polycentrisme, pôles secondaires, localisation des activités, densité… Dans ce sens, comme nous l’avons mentionné précédemment, le terme de forme urbaine est assimilé au système de localisation, ainsi qu’à l’ensemble des caractéristiques de ce dernier.
2.
Le modèle standard de la Nouvelle Economie Urbaine
La présentation du modèle standard apporte des éclaircissements sur les explications théoriques qui ont conduit au phénomène d’étalement urbain et à certains phénomènes de ségrégation au sein de l’espace urbain. Il permet en outre de mettre en évidence certains liens entre le système de localisation et le système des transports.
2.1
Le cadre du modèle monocentrique
Suite aux travaux précurseurs d’Isard (1956) et de Wingo (1961), W. Alonso (1964) a tenté d’établir une théorie d’équilibre générale rendant compte de la localisation des firmes, des ménages et des activités agricoles au sein de l’espace urbain. Même si cet équilibre général n’a jamais pu être réellement formalisé, Alonso a bâti une véritable théorie de la localisation résidentielle qui a donné naissance au modèle standard de la Nouvelle Economie Urbaine (NEU). Ce modèle a notamment été repris et complété par plusieurs auteurs (Muth,
79 1969 ; Mills, 1972). Le modèle standard cherche donc à déterminer la localisation des ménages au sein de l’espace urbain et se situe dans la continuité du modèle de Von Thünen :
« les hypothèses, les comportements et les méthodes d’analyse restent identiques » (Guigou,
1999, p. 346). Le modèle d’Alonso généralise le cas particulier du modèle de localisation des cultures de Von Thünen dans le cas de l’occupation du sol par les ménages.
Le cadre général du modèle formalisé par William Alonso est le suivant : l’espace est modélisé par une plaine homogène. Le centre, réduit à un point, représente la ville et concentre l’ensemble du marché et des emplois. L’ensemble des agents (ménages) n’entretient des relations qu’avec le centre. Par conséquent, seule la distance x au centre caractérise leur position dans l’espace. Par ailleurs, on suppose l’existence d’un système de transports permettant d’effectuer des trajets radiaux centre-périphérie en tout point de l’espace. Chaque ménage dispose d’un revenu R et consomme deux biens : un bien composite
Z et une certaine quantité de sol q dont le prix unitaire σ (x) dépend de la distance au centre.
Les ménages supportent en outre un coût de transport croissant avec la distance au centre t (x). Enfin, ils sont dotés d’une fonction d’utilité U (q,Z) concave suivant chacun de ses deux arguments. Deux forces opposées pèsent dans le choix de la localisation du ménage. Le centre constitue une localisation privilégiée car il fournit une bonne accessibilité aux emplois. La compétition pour l’occupation du sol sera donc plus grande et les prix plus élevés : c’est une force centrifuge qui tend à repousser les ménages en périphérie. A l’inverse, les coûts de transport croissent avec la distance et poussent les ménages à se rapprocher du centre.
Considérons d’abord le choix résidentiel d’un seul ménage. Ce dernier va chercher à se localiser au sein de l’espace urbain en effectuant le programme de maximisation classique du consommateur rationnel.
Maximiser l’utilité : Max U (q,Z) (1)
Sous la contrainte du revenu : R = Z + σ (x) * q + t (x) (2)
La résolution du problème de maximisation conduit à la condition de Muth qui s’écrit :
q*/ + / = 0 (3)
La condition de Muth signifie que lorsque le ménage se situe à sa position d’équilibre, s’il effectue un tout petit déplacement vers la périphérie, alors l’augmentation des coûts de transports induite par ce déplacement est exactement compensée par la variation de la dépense du sol. La relation (3) montre que lorsque le ménage a maximisé son utilité, alors quelle que soit sa position au sein de l’espace urbain, il n’a plus aucune raison de bouger : il est indifférent à sa localisation. A l’équilibre, en chaque point x de l’espace urbain, lorsque le ménage a atteint son maximum d’utilité U, on peut définir sa fonction de rente offerte ρ(x,U) qui correspond au prix maximal que le ménage peut payer pour une unité de sol. La représentation graphique de ρ correspond à la courbe d’enchère du ménage qui peut être vue comme une courbe d’indifférence entre la rente offerte et la distance au centre (Huriot, 1994 ; Camagni, 1996). La localisation exacte du ménage x* va correspondre au point de tangence entre la courbe des prix du sol et la courbe d’enchère du ménage.
Formellement, l’équilibre résidentiel du ménage s’écrit : ρ(x*, U)= σ (x*)
Cet équilibre résidentiel ne concerne qu’un seul ménage. Lorsque l’on considère l’équilibre simultané de tous les ménages, la courbe des prix du sol n’est plus une donnée à laquelle est confronté le ménage. Cette dernière résulte de la confrontation entre les courbes
80 d’enchère des différents ménages, de la même manière que dans le modèle de Von Thünen, où la courbe de rente d’équilibre est déterminée par les courbes de rente des différents produits (Huriot, 1994). Par conséquent, il n’est plus possible de déterminer l’utilité du ménage à l’équilibre résidentiel car σ n’est plus une donnée qui s’impose au ménage. Une manière de simplifier le modèle est de considérer que tous les ménages sont identiques, c'est- à-dire dotés de la même fonction d’utilité. De plus, on suppose les propriétaires absents : le mécanisme d’enchère qui conduit à la localisation des ménages va alors définir une courbe d’enchère globale identique pour tous. La courbe des prix du sol s’identifie alors à la courbe d’enchère pour toute distance x donnée, ce qui se traduit formellement par :
ρ(x, U)= σ (x), pour tout x avec U l’utilité atteinte à l’équilibre par tous les ménages
Pour boucler le modèle, deux paramètres supplémentaires doivent être fixés. Dans le cas d’une ville fermée, il s’agit de fixer le nombre total de ménages à localiser et de fixer la valeur de la rente foncière à la limite de la ville, qui peut être assimilée à la valeur de la rente agricole. On obtient ainsi la courbe d’enchère d’équilibre du modèle. Alonso (1964) s’est aussi intéressé à la localisation des entreprises et des agriculteurs au sein de l’espace urbain. La rente d’enchère des entreprises et des agriculteurs est issue d’un programme de maximisation classique de la fonction de profit. La localisation des différents acteurs se fait ensuite par la mise en concurrence des ménages, des entreprises et des agriculteurs au sein de l’espace urbain.
Le cadre théorique du modèle standard peut alors se justifier. En effet, les firmes sont sensibles à la proximité et possèdent des rentes d’enchère supérieures aux ménages et aux agriculteurs : elles se localisent donc au centre. Les agriculteurs ont besoin d’une grande surface d’exploitation et se localisent en périphérie. Enfin, les ménages sont situés dans une zone intermédiaire où ils arbitrent selon leur préférence pour l’espace ou l’accessibilité au centre (Guigou, 1999).
Le modèle standard fournit à l’équilibre la valeur de la rente en fonction de l’éloignement au centre. A population constante, le phénomène d’étalement urbain se caractérise en fait par une baisse du gradient de la rente d’enchère accompagné d’une baisse du gradient de la densité des ménages au sein de l’espace urbain (Boiteux, Huriot, 2002). Une manière de mesurer un phénomène d’étalement est donc de mesurer la baisse du gradient de densité de la population.
Une des modifications que l’on peut apporter au modèle concerne la consommation du sol du ménage. En réalité, ce dernier ne consomme pas directement du sol mais exprime une demande de logement (Huriot, 1994). Le modèle standard doit dans ce cas intégrer une nouvelle catégorie d’agent : les promoteurs immobiliers. Muth (1969) va coupler le modèle d’équilibre résidentiel des ménages avec un modèle de production de logement. Il montrera alors sous certaines conditions (Huriot, 1988) la relation suivante :
D (x) = D0 * (4)
Où D représente la densité résidentielle, D0 la densité résidentielle au centre et k le
gradient de densité. La théorie est ainsi parvenue à retrouver la loi établie expérimentalement par Clark (1951). Mesurer une baisse du gradient de densité k dans le temps correspond au phénomène d’étalement urbain. Cette fonction classique a été utilisée dans un très grand nombre de travaux pour mesurer le phénomène de suburbanisation.
Le phénomène d’étalement urbain a pris différentes formes selon les villes. Les pays développés ont commencé à amorcer un processus d’étalement vers la fin du 19ème siècle. Les différences les plus emblématiques concernent les villes européennes d’une part et les villes
81 canadiennes et américaines d’autre part. Les métropoles du continent américain ont connu une forte suburbanisation, c’est-à-dire une croissance importante de leur population en périphérie combinée à un déclin relatif des centres villes. De nombreuses études empiriques constatent une baisse de la densité centrale de population combinée à une baisse des gradients de densité (Clark, 1968 ; Mills, 1970 ; Edmonston et al. 1985 ; Jordan et al. 1998). En revanche, les villes européennes, bien que suivant la même tendance à l’étalement urbain, ont conservé pour la plupart un centre historique fort (Péguy, 2000).
2.2
Une application à la mesure de l’étalement urbain
Nos propres travaux (Mignot et al. 2007) ont tenté de mesurer, à l’aide d’une estimation du modèle de Bussière sur la répartition cumulée de la population et des emplois sur trois aires urbaines (Lille, Lyon et Marseille) pour les recensements de 1990 et 1999, un phénomène d’étalement urbain.
Le modèle de Bussière s’inspire du modèle d’Alonso pour modéliser la répartition cumulée de la population et des emplois autour d’une ville centre. Nous procédons à une comparaison des évolutions des phénomènes d’étalement et de concentration concernant l’emploi et la population dans les trois villes évoquées précédemment : Lyon, Marseille et Lille. La base du modèle de Bussière pour la population réside dans l’hypothèse d’une préférence de ces populations pour une localisation à proximité du centre. Les hypothèses classiques de ce modèle sont relatives à la concurrence pure et parfaite et à l’information identique de tous les agents. Les ménages arbitrent donc seulement entre la distance au centre et le coût d’usage du sol. L’illustration III-1 précise les hypothèses théoriques et la formulation du modèle de Bussière.
Illustration III-1 : le modèle de Bussière et son amendement
René Bussière (Bussière, 1972 ; Tabourin, 1995) développe dans les années 70 un modèle de localisation résidentielle dans la tradition néo-classique, basé sur des hypothèses générales de concurrence pure et parfaite et de rationalité des agents économiques et des hypothèses plus spécifiques fortes selon lesquelles l’emploi est concentré au centre, au sein du CBD (Central Business District), l’espace est homogène et il n’y a pas de direction privilégiée. L’analyse de la surface est donc réduite à la seule variable distance.
En partant d’une analyse des densités, Bussière propose alors de raisonner en population cumulée en fonction de la distance, c’est-à-dire la population totale P(r) comprise dans un certain rayon (r) par rapport au centre de l’agglomération :
[
]
P r A b br e br ( )= 2 * − +( ) (− ) 1 1 2 πoù - A est la densité extrapolée au centre,
- b est le taux de décroissance exponentielle de la densité par rapport au centre (mesure de l’étalement urbain en tâche d’huile),
- r est la distance au centre.
Selon cette formulation, la courbe de la population cumulée a une asymptote horizontale, signifiant qu’au-delà d’une certaine distance il n’y a plus de population additionnelle. L’analyse de la répartition de la population peut alors être effectuée en fonction de la pente de la courbe de cumul (plus ou moins grande concentration) et en fonction de la différence entre les courbes obtenues à deux dates. On peut ainsi mettre en évidence l’étalement urbain.
René Bussière a montré que cette formulation fonctionnait correctement sur Paris de 1911 à 1968. Toutefois, des travaux postérieurs (Tabourin et al. 1995) et réalisés sur des rayons plus
82
importants ont montré, notamment sur Lyon, que s’il y avait une asymptote, celle-ci n’était pas horizontale. Ces travaux ont conduit leurs auteurs à proposer un amendement pour exprimer la population cumulée.
La formule de Bussière amendée devient donc
[
]
P r A b br e Kr br ( ) = 2 2 * 1−(1+ ) (− ) + πLa nécessité de l’amendement, apporté par Bonnafous et Tabourin, est liée à l’amélioration très forte des conditions de déplacement, notamment depuis les quarante dernières années. La distance au centre peut être « réduite » par l’amélioration globale des conditions de circulation conduisant à l’étalement urbain et par des localisations privilégiées sur certains axes. L’amendement (Kr) représente ainsi en quelque sorte la croissance accélérée de l’étalement urbain, la facilité de sortie de la ville.
La décroissance dans le temps du coefficient A traduit une dé-densification du centre de l’agglomération. La baisse du coefficient b et la croissance de K reflètent l’étalement urbain.
Source : Mignot et al. 2007, p. 41
Comme nous l’avons évoqué, l’application du modèle de René Bussière permet d’évaluer les degrés de concentration et d’étalement urbain de la population et de l’emploi. Nous calculons les indicateurs de densité concernant l’emploi et la population, en appliquant le modèle de Bussière dans sa forme originale et amendée selon la meilleure qualité de l’optimisation. Nous présentons les résultats de la modélisation pour le zonage communal, avec les résultats des deux modèles théoriques (Bussière amendé et non amendé). L’échelle d’étude des modélisations de Bussière est toujours l’aire urbaine pour les trois villes considérées. Les tableaux III-1 et III-2 présentent les différentes valeurs de A (densité à l’origine) et b (gradient de densité) calées de telle manière que la somme des carrés des écarts entre chaque point d’une courbe empirique et d’une courbe théorique soit minimale pour la formulation initiale du modèle (minimisation de la somme des carrés des résidus). La qualité de la régression entre la courbe théorique et la courbe empirique est ensuite estimée par la valeur du coefficient de corrélation. Ces derniers sont souvent très bons, mais l’intérêt réside surtout dans la comparaison des valeurs de coefficients de corrélation entre les villes et les modèles considérés.
Tableau III-1 : les paramètres du modèle de Bussière non amendé calculés pour la répartition cumulée de la population et de l'emploi dans les trois aires urbaines en 1975 et 1999
modélisation Bussière non amendée Lyon Marseille Lille
1975 1999 1975 1999 1975 1999 emplois A 16756 14782 5611 5013 4212 4700 b 0,41 0,35 0,27 0,24 0,25 0,25 population A 23970 23349 14631 11881 9000 9500 b 0,33 0,30 0,26 0,22 0,23 0,23 coefficient de corrélation population 0,95 0,96 0,90 0,87 0,96 0,97 emplois 0,94 0,94 0,89 0,84 0,95 0,98
83
Tableau III-2 : les paramètres du modèle de Bussière amendé calculés pour la répartition cumulée de la population et de l'emploi dans les trois aires urbaines en 1975 et 1999
modélisation Bussière amendée Lyon Marseille Lille
1975 1999 1975 1999 1975 1999 emploi A 16756 14782 5611 5013 9618 9403 b 0,45 0,39 0,31 0,30 0,46 0,43 K 2175 4204 2237 4096 4637 4377 population A 23970 23349 14631 11881 11295 10956 b 0,36 0,36 0,30 0,28 0,31 0,29 K 6033 11739 6770 11173 9801 10164 coefficient de corrélation population 0,99 0,99 0,97 0,96 0,95 0,95 emplois 0,98 0,98 0,96 0,94 0,91 0,94
Source : calculs de l’auteur, données INSEE (Mignot et al. 2007, p. 50)
On observe que pour Lille, l’optimisation avec le modèle de Bussière non amendé est meilleure que celle avec le modèle de Bussière amendé (dans ce dernier cas, une contrainte sur K a été rajoutée). Ainsi, la forme non amendée (tableau III-1) donne de meilleurs résultats, ce qui signifie qu’il y a peu d’étalement urbain loin du centre (K=0, asymptote horizontale). Inversement, pour Lyon et Marseille, l’optimisation avec le modèle de Bussière amendé (tableau III-2) est meilleure que celle du modèle sans amendement. Ces villes se caractérisent notamment par un étalement urbain important et éloigné du centre (valeurs de K élevées : asymptotes obliques).
La forme amendée montre que les meilleurs calages sont obtenus à Lyon. La ville de Marseille obtient des résultats un peu moins bons notamment à cause de la présence du pôle secondaire d’Aix-en-Provence (rappelons que la modélisation théorique de Bussière repose sur l’hypothèse d’une ville dont tous les emplois sont au « Central Business District », ou centre des affaires). La décroissance des gradients de densité est généralement plus forte à