A l’heure de la métropolisation, de nombreux travaux théoriques et méthodologiques tentent de décrire et d’analyser les multiples mécanismes qui commandent l’évolution des systèmes urbains. Au-delà des objectifs de compréhension, il s’agit aussi de proposer des approches de modélisation permettant de simuler les évolutions probables de ces systèmes complexes en permanente mutation, tant d’un point de vue spatial que social. Dans ce contexte, les mobilités jouent assurément un rôle prépondérant et peuvent se définir selon plusieurs types. Mobilité spatiale dont procèdent la mobilité résidentielle et les déplacements domicile-travail. Mobilité sociale, inscrite également dans l’espace à travers les phénomènes bien connus de ségrégation et de fragmentation des tissus urbains. Mobilité contrainte ou voulue agissant sur les dynamiques et l’expansion urbaines qui, depuis plusieurs décennies déjà, préoccupent les politiques et les aménageurs autant que les chercheurs.
L’essence du phénomène n’est pas seulement d’ordre matériel ; perception et vécu des acteurs sont à leur tour bouleversés tant les dimensions sensibles du temps et de l’espace semblent se contracter. En effet, la mobilité urbaine se marque de temporalités distinctives dont cycles et granularités dépendent des modes de déplacement, des comportements et structures socio-spatiales. Les enquêtes de type
« origine-destination » deviennent inopérantes pour appréhender une réalité aussi diversifiée qui implique la mise en œuvre combinée d’approches multi-échelles et multi-agents. Enfin, la mobilité affecte ses acteurs dans leur individualité propre, dont elle façonne les représentations mentales de l’espace urbain au gré des expériences et des pratiques.
Ce contexte justifie l’intérêt porté par la communauté scientifique, à la mobilité et à ses effets sur les dynamiques urbaines, qu’il s’agisse de géographes, de sociologues ou d’informaticiens, par le biais notamment, de la modélisation et de la simulation. Ce numéro spécial expose quelques aspects du questionnement scientifique qui en découle à travers une sélection de cinq articles présentés dans le cadre des 7e Rencontres de Théo Quant1. Ce colloque, qui atteint aujourd’hui une audience internationale, est organisé tous les deux ans par le laboratoire ThéMA, Unité Mixte de Recherche du CNRS et de l’Université de Franche-Comté ; il vise à promouvoir des travaux méthodologiques et conceptuels appliqués à l’étude des dynamiques et des configurations spatiales, qu’ils émanent de chercheurs confirmés ou de doctorants, français ou étrangers, géographes ou non géographes. Un de ses
objectifs affirmé est de permettre la confrontation d’idées entre chercheurs de générations et de disciplines différentes, au cours de larges discussions en atelier.
Tout d’abord, deux articles se proposent d’explorer les comportements résidentiels intra-urbains à l’aide de systèmes multi-agents et d’automates cellulaires. La première contribution de J. Gil Quijano, M. Piron et A. Drogoul, sur la base de données factuelles spécifiques, joue sur des entités sociales qui interagissent à deux niveaux hiérarchiques, celui de l’individu et celui du groupe. Dans la seconde contribution d’A. Ourednik, à visée plus théorique, le legs des parents aux enfants dans ses diverses composantes fait l’objet d’une approche sociale et économique qui jette les bases formelles d’un jeu de mobilités simulées. Ensuite, A. Piombini et J.-C. Foltête, reprennent à leur compte des modèles d’affectation probabilistes de choix individuels, déjà éprouvés pour le transport motorisé ; après évaluation critique et adaptation, ces modèles aident à comprendre les logiques de choix d’itinéraires pédestres en milieu urbain. De leur côté, J.-M. Follin et A. Bouju portent une attention aux technologies de l’information et de la communication (TIC) ; ce qui les conduit à explorer de nouveaux modes de cartographie intégrant la multirésolution dans un contexte mobile ; la recherche porte moins ici sur la compréhension des dynamiques urbaines issues de la mobilité, que sur la maîtrise de celles-ci par les acteurs qui se verront proposer des outils de navigation adaptés à leur pratiques de déplacement. Enfin, L. Sanders se livre à une analyse comparée des approches multi-agents et des modélisations relevant de la microsimulation des dynamiques urbaines en insistant sur les avancées permises par les progrès de l’informatique. A l’issue de cette analyse, il apparaît qu’il convient de dépasser l’opposition formelle qui a marqué, à l’origine, l’une et l’autre option pour procéder à une « hybridation » des outils en question et parvenir à la nécessaire intégration des approches multiniveaux.
Ce numéro spécial explore donc quelques champs d’application nouveaux relevant des dynamiques urbaines et de la mobilité ; il se complète par des considérations d’ordre épistémologique assorties d’une réflexion critique sur les modèles à base d’agents pour la géographie. Par delà ce jeu d’écriture à plusieurs mains, peut-on dégager quelque ligne de force susceptible de guider les recherches en devenir dans ce domaine ? D’emblée, il apparaît que les résultats apportés par J- M. Follin et A. Bouju prennent ici une place singulière et forment une sorte de contrepoint par rapport aux autres contributions puisque les outils cartographiques qu’ils proposent interviennent d’une manière directe dans le processus de mobilité dont ils constituent un auxiliaire actif tandis que les autres travaux ont un caractère réflexif sur le phénomène de mobilité.
A cet égard, l’article de L. Sanders délivre des éléments utiles pour faire le lien entre les quatre applications. Ces éléments sont relatifs d’une part, au statut des entités considérées (individus ou groupes sociaux, entités spatiales élémentaires ou agrégées) et d’autre part, à la typologie des agents selon leur comportement grégaire ou singulier.
Dans trois applications (Ourednik ; Follin et Bouju ; Piombini et Foltête), seules des entités non agrégées sont considérées (individus, ménages ou logements) tandis que dans la quatrième (Gil Quijano et alii), les auteurs prennent en compte des entités dont la nomenclature se différencie en niveaux hiérarchiquement ordonnés.
L’intérêt de cette contribution est de proposer, à travers une démarche modélisatrice, une procédure d’agrégation entre d’une part, un niveau élémentaire, dit microscopique, celui des ménages et des logements individualisés, et d’autre part, un niveau intermédiaire dit mésoscopique, fait de regroupements. Des règles formelles intégrant les relations fonctionnelles entre niveaux hiérarchiques, sont testées et établies pour permettre la constitution automatique d’agrégats dans lesquels les entités de base, ménages ou logements, viennent se rattacher à des groupes sociaux ou à des types d’habitat. La relation inverse, du méso au microscopique, est également mise au jour puisqu’elle se révèle à travers l’évaluation du degré de satisfaction de chaque ménage vis-à-vis de son habitat.
Cette contribution apparaît donc comme une forme de réponse aux attentes de L. Sanders quand elle remarque « si la conscience de la dimension multiscalaire est prégnante dans l’interprétation, il est rare quelle soit explicitement intégrée dans les modèles ».
Concernant la caractérisation spatiale des entités élémentaires, le parcours des différents articles permet de faire une recension qui montre bien des diversités : tronçons de rues prédéfinis comme « spatialement non modifiables » par Piombini et Foltête ; agrégats spatiaux empiriquement constitués par décision administrative chez Gil Quijano et alii (19 arrondissements de Bogotà) ; partitionnement abstraitement appliqué à une ville théorique, comme le fait A. Ourednik, pour définir les quatre zones d’imposition fiscale requises par son modèle ; entités spatiales modulables à la requête de l’utilisateur débouchant sur la notion de zoom intelligent défendue par Follin et Bouju.
La diversité de nature des agents peut s’apprécier à partir de deux situations opposées à l’extrême. Dans la première, chaque agent (individuel ou agrégé) se définit par une combinaison unique de caractéristiques (individuelles ou de groupe) et agit selon un ensemble également unique de règles de comportement. Cette situation n’est rencontrée dans aucune des quatre applications étudiées. Dans la seconde situation, tous les agents sont normés de la même façon en termes de caractéristiques et de règles régissant leur comportement. Ce cas de figure est bien illustré par le travail de Piombini et Foltête, où la population considérée, piétonne en l’occurrence, est faite d’individus a priori similaires dans ce qui fonde leur identité et ce qui guide leur action. Entre les deux cas opposés que nous venons d’évoquer, on peut envisager une multitude de situations intermédiaires comme le montre le modèle de Gil Quijano et alii, dans lequel les types d’agents offrent des caractéristiques individuelles variées mais avec des règles de comportement fixées à l’identique pour tous. En revanche, pour Ourednik ou encore Follin et Bouju, les agents se définissent par le jeu croisé et différencié de leurs caractéristiques et de leurs comportements.
Il est aussi intéressant de voir comment ces applications abordent la modélisation des interactions entre les constituants de la mobilité individuelle (pratiques de déplacement, choix résidentiels…) et les déterminants qui ressortent des structures spatiales de la ville.
Les deux articles qui traitent des mobilités résidentielles se proposent de modéliser les interactions, avec effets de boucle, qui s’établissent entre les agents et l’espace dans lequel ils évoluent. Dans ce registre, A. Ourednik modélise les interactions entre la mobilité sociale et économique des individus et leur mobilité résidentielle. La première est contrainte par la structure spatiale urbaine tandis que la seconde modifie cette organisation. De même, J. Gil Quijano et alii, montrent que la décision des individus dans le choix de leur lieu de résidence tient une partie de son explication dans la ségrégation spatiale pré-existante des ménages et des logements ; ségrégation qui, en retour, va se renforcer ou s’atténuer, en fonction des modifications qui, à la longue, traduiront l’effet cumulé des décisions individuelles prises.
En revanche, les deux articles qui s’intéressent aux déplacements pédestres ou motorisés, envisagent la relation acteur-territoire d’une manière univoque : la structure spatiale urbaine influe sur le comportement des individus sans effet rétroactif. Ainsi, Follin et Bouju, en procédant à la mise à jour dynamique de cartes de navigation, tiennent compte simultanément de la demande de l’utilisateur et des caractéristiques du lieu considéré (présence de points de repère, densité des données cartographiques disponibles pour chaque lieu) mais l’action de requête une fois terminée n’a pas d’incidence rétroactive autre que de guider potentiellement les flux de déplacement sur le territoire.
Une autre questionnement qui émerge concerne le processus décisionnel : est-il ou non modélisé ? Si oui, selon quels aspects ?
Chez Piombini et Foltête, certains éléments qui entrent en jeu dans le processus sont effectivement pris en compte : il s’agit de la capacité des piétons à évaluer rationnellement la longueur des tronçons de rues (modélisée sous la forme d’un paramètre dans la fonction d’utilité) et de leur aptitude à différencier les trajets possibles (modélisée à travers un seuil de regroupement des alternatives semblables).
Chez Gil Quijano et alii, la modélisation procède de l’effet combiné d’une phase d’« évaluation » (motivation à déménager) et d’une phase de « choix » (décision).
Chacune de ces deux phases donne lieu à une mise en ordre formelle différente. La motivation à déménager est modélisée au niveau individuel, sous la forme d’un indicateur de satisfaction. Le choix du lieu de résidence assorti d’une décision de déménagement est modélisé à une échelle agrégée, suivant l’idée que des mécanismes décisionnels obéissent à une logique de groupe dont on peut faire ressortir des règles. A cette fin, des matrices de préférences localisées ont été utilisées par les auteurs.
Dans la modélisation d’Ourednik, le moteur de la migration résidentielle est la volonté d’éloignement mutuel d’individus socio-économiquement différents. Par conséquent, le phénomène de déménagement est corrélé aux variations de voisinage sous l’effet de recompositions sociales ; la destination du déménagement résulte d’un choix aléatoire parmi l’ensemble des lieux de résidence disponibles (i.e. non occupés par d’autres ménages). Ainsi, le processus individuel de choix résidentiel n’est pas pris en compte et la modélisation prend ici un caractère réducteur.
Enfin, Follin et Bouju n’abordent pas directement la problématique du choix et de la décision puisque la lecture de carte s’inscrit dans une phase préalable de cognition et d’appropriation de l’espace ; il s’agit donc d’un processus d’une autre nature. On peut toutefois retenir les pistes de réflexion qui s’ouvrent pour évaluer l’efficacité de la cartographie à atteindre son objectif de connaissance et de reconnaissance de l’espace à parcourir.
Sur le plan de la calibration et de l’évaluation des modèles proposés, Piombini et Foltête d’une part, et Gil Quijano et alii d’autre part, ont travaillé à partir de données réelles. Pour les premiers, il s’agit de données d’enquêtes ponctuelles et pour les seconds, de données issues de recensements de population.
Ourednik a choisi de ne pas appliquer, ni de confronter son modèle à des données réelles. Il s’est engagé dans la voie d’une exploration théorique qui consiste à faire varier les paramètres et les conditions initiales du modèle pour explorer le lien entre ceux-ci et les configurations spatiales simulées. Ceci est cohérent avec le but poursuivi par l’auteur qui est l’étude des conditions d’émergence d’une ségrégation. D’ailleurs, une partie de son article est consacrée à l’analyse de la convergence de son modèle (des résultats de simulation différents peuvent être obtenus sur la base de paramètres identiques).
Concernant les développements proposés par Follin et Bouju, leur validation n’a pas encore été réalisée. Afin de valider l’approche proposée, un protocole doit être mis en œuvre qui permettrait d’évaluer l’« usabilité » des cartographies produites.
Par ailleurs, une enquête par questionnaires, ou bien des retours d’expériences pourraient apporter un éclairage différent sur les besoins d’utilisateurs de tels systèmes.
Pour terminer, il apparaît utile d’exposer de manière synthétique les résultats thématiques obtenus à travers chaque application.
Le modèle cellulaire de ségrégation sociale et spatiale résultant de mécanismes d’héritage de fortune, développé par A. Ourednik, permet de montrer que l’imposition sur la fortune appliquée de manière spatialement hétérogène – et en l’absence d’autres mécanismes de rééquilibrage – conduit inéluctablement, à un phénomène de ségrégation spatiale. Il montre aussi que la ségrégation spatiale en classes sociales renforce nettement les phénomènes d’accumulation de fortune et, en cela, creuse encore les différences.
A travers l’application du modèle logit multinomial aux déplacements pédestres dans deux villes françaises (Lille et Besançon), A. Piombini et J.-C. Foltête ont défini un comportement type du piéton en milieu urbain en matière de choix d’itinéraire, sur la base de l’hypothèse du plus court chemin. Leur application permet de prédire des charges en piétons affectées à des tronçons de rues. Une telle approche, qui recherche le plus haut niveau de généralisation possible, se justifie par le but poursuivi, à savoir une estimation de flux correcte à partir du minimum de variables possible. Elle offre la possibilité d’un passage direct vers l’aide à la décision pour l’aménagement urbain. En outre, ce travail a montré la robustesse du modèle logit multinomial simple comparé au modèle logit multinomial hiérarchique.
Considérant maintenant la modélisation multi-agent de choix résidentiels à Bogotà, développée par J. Gil Quijano, M. Piron et A. Drogoul, l’avancée scientifique contenue dans l’article est essentiellement d’ordre méthodologique.
Celle-ci, par ailleurs importante, s’appuie sur des résultats thématiques obtenus antérieurement par les auteurs eux-mêmes ou par d’autres chercheurs.
Enfin, les développements en matière de cartographie en contexte mobile proposés par J.-M. Follin et A. Bouju permettent d’envisager un affichage des données cartographiques adapté au type d’utilisateur et surtout, un zoom intelligent respectant le principe de densité constante de l’information.
Remerciements
Un grand merci à toute l’équipe qui a travaillé pour l’organisation des 7e Rencontres de Théo Quant : Frédéric Audard, Elodie Belle, Aurélie Coig, Sophie Carel, Catherine Caille-Cattin, Lucie Fontaine, Sébastien Grandjean, Yaël Kouzmine, Sébastien Nageleisen, Arnaud Piombini, Florian Tolle, Jérôme Valance, Denise Vardanega.
Tous nos remerciements vont également à nos quatre collègues du comité de pilotage scientifique du colloque, qui ont efficacement relevé le challenge de l’édition des actes des Théo Quant 2005 : Thierry Brossard, Sonia Chardonnel, Hélène Houot et Armelle Kaufmant-Couillet. Nous souhaitons offrir une dédicace particulière à Thierry Brossard pour son aide et ses conseils avisés lors de la préparation de cet éditorial.
Cécile Tannier Marie-Hélène de Sède-Marceau ThéMA UMR 6049 CNRS-Université de Franche-Comté
COMITÉ DE LECTURE
Victor Alexandre – Laboratoire de Psychologie, Université de Franche-Comté, Besançon, France
Hervé Baptiste – UMR CITERES, Ecole Polytechnique de l’Université de Tours, France)
Thierry Brossard – UMR ThéMA CNRS, Univ. Franche-Comté, Besançon, France Geoffrey Caruso – University of Cambridge Department of Architecture, Royaume- Uni
Sonia Chardonnel – UMR PACTE-Territoires, Grenoble, France
Pierre Frankhauser – UMR ThéMA CNRS, Univ. Franche-Comté, Besançon, France
Vincent Gouëset – UMR ESO CNRS - Université Rennes 2, France
Hélène Houot – UMR ThéMA CNRS – Univ. Franche-Comté, Besançon, France Olivier Joly – FRE IDEES CNRS - Université du Havre, France
Didier Josselin – UMR ESPACE, Avignon, France
Armelle Kaufmant-Couillet – UMR ThéMA CNRS – Univ. Franche-Comté, Besançon, France
Sylvie Lardon – INRA-SAD, ENGREF POPTER : politiques publiques et développement des territoires ruraux, France
Bernard Moulin – Département d’informatique, Université Laval, Canada Philippe Mathis – UMR CITERES, Ecole Polytechnique de l’Université de Tours, France
Sylvie Servigne – INSA - LIRIS, Département d’informatique, Lyon, France Isabelle Thomas – Département de Géographie et CORE, Université catholique de Louvain, Louvain-la Neuve, Belgique
