Approche multiscalaire des liens entre mobilité quotidienne, morphologie et soutenabilité des métropoles européennes : cas de Paris et de la région Rhin-Ruhr, Multi-scalar approach of links between daily mobility, spatial structure and sustainability of European metropolitan areas : case studies : paris and Rhine-Ruhr metropolitan regions

De
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Sous la direction de Jean Laterrasse
Thèse soutenue le 13 décembre 2010: Paris Est
Les dynamiques urbaines consécutives à la baisse sur le temps long des coûts de transport conduisent à l'émergence de régions métropolitaines à l'urbanisation étalée, diffuse, polycentrique. Les enjeux actuels du développement soutenable soulèvent des questionnements sur l'aménagement des métropoles européennes, qui mêlent de multiples objectifs environnementaux, économiques et sociaux, à différentes échelles géographiques. Au travers de la construction d'indicateurs quantifiant les formes d'usage du sol, à plusieurs niveaux (communes françaises, bassins d'emplois, aires fonctionnelles, régions métropolitaines), des liens complexes sont mis en évidence entre types d'urbanisation, pratiques de mobilité quotidienne, et attributs de soutenabilité, co-produits sur le temps long par des choix de multiples acteurs urbains. Plusieurs bases de données sont mobilisées à cet effet : UITP, Audit Urbain, données nationales et régionales de France et d'Allemagne, ainsi qu'une base de données de densité de population, à une échelle géographique fine pour l'ensemble du continent européen (Agence Européenne de l'Environnement). En particulier, l'analyse des liens entre polycentrisme et consommation d'énergie due aux transport, en Ile-de-France et dans la région Rhin-Ruhr, conduit à des résultats nuancés, dans lesquels le coût de transport et la mutualisation des ressources énergétiques via des infrastructures de transport collectif performantes jouent un rôle important, au cœur des liens entre échelles spatiales de fonctionnement. L'aménagement de métropoles européennes soutenables passe sans doute par la compréhension des spécificités historiques de chaque territoire, et des multiples équilibres possibles entre villes, transport et environnement
-Forme urbaine
-Mobilité quotidienne
-Étalement urbain
-Polycentrisme
-Métropoles européennes
-Développement soutenable
The long-term decrease in transport costs made possible the emergence of sprawled, non-continuous and polycentric metropolitan urban regions. Sustainable development raises the question of smart planning of European metropolitan regions, with multiple environmental, economical and social objectives, at various geographical scales. Complex relationships are found between urban form, daily mobility patterns and sustainable aspects, through a quantification of several dimensions of urban form at various levels –local communities, employment catching areas, functional urban regions and metropolitan areas. International and national databases are used : UITP, Urban Audit, French and German statistical offices, as well as a pan European land use database (European Environment Agency). Links between polycentricity and energy consumed in daily mobility for Paris and Rhine-Ruhr metropolitan regions demonstrates shaded results, in which transport costs and effective public transport infrastructures play great role, interfacing several scales of functioning. Planning of European sustainable metropolitan regions would certainly benefit from a better knowledge of the long-term specificities of each area, as well as the multiple equilibriums which may arise between cities, transport and environment
-Urban form
-Daily mobility
-Urban sprawl
-Polycentricity
-European metropolitan areas
-Sustainable development
Source: http://www.theses.fr/2010PEST1111/document
Publié le : lundi 31 octobre 2011
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´UNIVERSITE PARIS-EST
ECOLE DOCTORALE VILLE TRANSPORTS ET TERRITOIRES
`THESE
pr´esent´ee pour obtenir
le GRADE de DOCTEUR
´DE L’UNIVERSITE
PARIS-EST
Sp´ecialit´e :
AMENAGEMENT DE L’ESPACE
URBANISME
par
´Florent Le Nechet
Sujet : Approche multiscalaire des liens entre mobi-
lit´e quotidienne, morphologie et soutenabilit´e des
m´etropoleseurop´eennes.CasdeParisetdelar´egion
Rhin-Ruhr.
Th`ese soutenue publiquement le 13 d´ecembre 2010 devant le jury compos´e de :
Pierre Frankhauser Rapporteur
Charles Raux Rapporteur
Jean-Charles Hourcade Examinateur
Michael Wegener Examinateur
Jean Laterrasse Directeur de la th`ese
Lena Sanders Directrice de la th`ese
tel-00576521, version 2 - 17 Jun 20112
tel-00576521, version 2 - 17 Jun 2011Introduction G´en´erale
Winnipeg.Myhomeformyen-
tirelife.Myentirelife.Alwayswin-
ter. Always sleepy. [...] I must
leave it. [...] I must leave it now.
Buthowtoescapeone’scity?[...]
How to find one’s way out?
Greatest urban train yard in
the world. [...] Iron vains. Ways
out. The dream train...
My Winnipeg. Guy Maddin
(2007).
Les villes se portent plutˆot bien : depuis 2007, la moiti´e de la population mon-
diale vit en ville (V´eron, 2007), et les plus grandes concentrations urbaines actuelles
(Tokyo,NewYork,S´eoul,MexicoouS˜aoPaulo)atteignentdespopulationsplusieurs
dizaines de fois sup´erieures aux plus grandes villes du monde antique.
L’am´enagement de villes d´ecamillionaires est une probl´ematique r´ecente, da-
tant de moins d’un si`ecle. Les villes qui connaissent les plus fortes croissances
d´emographiques sont confront´ees `a des choix de d´eveloppement cruciaux, ayant
parfois `a construire simultan´ement plusieurs r´eseaux collectifs couˆteux (routes, eau,
assainissement, distribution d’´energie). Pour les investissements les plus lourds, les
choix effectu´es `a une date donn´ee ont des r´epercussions sur le temps long.
Dans la plupart des villes europ´eennes et am´ericaines, la croissance d´emogra-
phique est mod´er´ee. De plus, certains choix de d´eveloppement ont d´ej`a ´et´e ef-
fectu´es sur lesquels il est difficile de revenir, comme la construction de r´eseaux
1de m´etros, qui ont une dur´ee de vie particuli`erement longue . En particulier, les
choix d’am´enagement urbain effectu´es lors des d´ecennies d’apr`es-guerre, pendant
lesquelles s’est constitu´ee la majeure partie du r´eseau routier et des surfaces ur-
banis´ees (Agence Europ´eenne pour l’Environnement, 2006), ont des cons´equences
importantes sur les possibilit´es futures d’am´enagement de ces villes.
1Aucunr´eseaumajeurn’a´et´eferm´edepuisparfoisplusd’unsi`ecled’existence,mˆemesicertaines
lignes ou stations ont ´et´e ponctuellement supprim´ees.
3
tel-00576521, version 2 - 17 Jun 2011Le constat d’un ´eclatement des villes, duˆ `a la fragmentation des comp´etences
territoriales (Behar, 2002), `a la dispersion des individus (Anas et al., 1998), voire
`a la transformation des modes de vie (Berry, 1976) a conduit certain auteurs `a
th´eoriser, depuis plusieurs d´ecennies, la fin des villes (Gutkind, 1962; Mumford,
1970).Sansqu’iln’yaitd’incompatibilit´eaveccesobservations,Sassen(1991)relate
une concentration accrue des fonctions d’´echange au sein d’un syst`eme globalis´e de
villes, mouvement que Lacour et Puissant (1999) traduisent au niveau urbain par
l’´emergence de m´etropoles organis´ees de fac¸on polycentrique.
Ces processus complexes repr´esentent un d´efi pour les am´enageurs, confront´es `a
la difficult´e de mesurer les cons´equences d’un choix op´er´e `a une ´echelle donn´ee, sur
l’ensemble des ´echelles spatiales de fonctionnement.
Face aux enjeux du d´eveloppement soutenable (chapitre 1.2) se posent des ques-
tions sur la nature des mesures pouvant infl´echir les dynamiques, jug´ees non souhai-
tables, d’un syst`eme urbain. Il ne s’agit pas alors de dessiner ex nihilo les contours
d’une ville id´eale conciliant d´eveloppement ´economique, soucis d’´equit´e sociale et
respect environnemental, mais de chercher `a agir sur des syst`emes urbains r´eels,
poss´edant une histoire et des enjeux particuliers.
Entre individus et soci´et´e, la Ville?
Reconnaˆıtre l’existence des villes est une position ´epist´emologique forte, quoi-
qu’ancienne. Les gouvernements urbains existent bien, qui fixent des r`egles com-
munes `a des individus habitant `a proximit´e les uns des autres. Face `a la probl´ema-
tique du d´eveloppement soutenable `a laquelle un nombre croissant de pays, en Eu-
rope et bien au-del`a, affirme souhaiter r´epondre par des politiques volontaristes,
les entit´es urbaines manquent souvent de repr´esentants et de repr´esentations : de
repr´esentants, car la r´ealit´e administrative op`ere mal `a une ´echelle adapt´ee `a la
r´ealit´e fonctionnelle d’une ville ou` cinquante kilom`etres se parcourent en autant
de temps que quelques lieues jadis; de repr´esentations synth´etiques de situations
complexes, en perp´etuelle ´evolution. La polys´emie du mot « ville » ne doit pas
en effet cacher l’imbrication d’´echelles spatiales de fonctionnement : entre le quar-
tier et la m´etropole, plusieurs syst`emes de repr´esentation et d’action interagissent,
d´ebouchant sur une vari´et´e de situations urbaines.
Ne pas reconnaˆıtre l’existence de la ville au-del`a d’une collection d’individus,
acteurs ´economiques rationnels, est une position ´epist´emologique possible. Une ap-
proche macroscopique de la ville soul`eve d’ailleurs de vraies questions sur le libre-
arbitre des individus la constituant. En sciences physiques, les approches thermo-
dynamiques `a l’´echelle macroscopique permettent d’identifier quelques attributs es-
sentiels d’un gaz (temp´erature, pression) `a partir de la collection de mouvements
des mol´ecules le constituant `a l’´echelle microscopique. Dans des cas simples, il est
4
tel-00576521, version 2 - 17 Jun 2011possibledeconnaˆıtreladynamiquemacroscopiquedusyst`emesansavoirdeconnais-
sance de l’´etat microscopique du syst`eme. Rechercher des r´egularit´es entre entit´es
urbaines (formes de concentration, modes de vie) peut sembler se placer dans cette
perspective m´ecaniste. Cependant, la vision de la ville propos´ee dans cette th`ese, au
travers des diff´erents processus et indicateurs ´etudi´es n’est pas d´eshumanis´ee. L’in-
dividu y est partout, par ses choix de localisation, d’activit´e et de d´eplacements. Ses
choix sont restreints `a un ´eventail de configurations possibles, `a un moment donn´e,
qui r´esulte de l’´etat pass´e du syst`eme comme de d´ecisions prises collectivement. La
r´eflexionsurlesinteractionsentreformeurbaineetpratiquesdemobilit´es,port´eepar
des actions `a une ´echelle macroscopique op´er´ees sur le syst`eme est alors, sinon une
position ´epist´emologique, au moins une posture d’action parfaitement rationnelle.
Complexit´e du syst`eme urbain
Le terme de « syst`eme urbain » d´esigne les interactions entre des agents au
sein d’un territoire g´eographique, qu’il s’agisse de villes dans un syst`eme de villes
(Bretagnolle et al., 2007) ou d’individus au sein d’une r´egion urbaine (Bonnafous,
1996).Unsyst`emeurbainestconstitu´e,d’apr`esBonnafous(1996),deplusieurssous-
syst`emesentremˆel´es.Desagentsindividuelseffectuantdesactivit´esdoivent´echanger
des informations, des biens ou se d´eplacer dans l’espace, ce qui induit un besoin
de transport. Bonnafous (1996) distingue ainsi un sous-syst`eme de « pratiques et
de relations sociales », un sous-syst`eme de « localisation » et un sous-syst`eme de
«transport» :
1. Lesyst`emedepratiquesetderelationssocialescontientlesactivit´esdeproduc-
tion, de sant´e, d’´education, d’´echange, de loisirs, effectu´ees dans un territoire
donn´e.
2. Le syst`eme de localisation, interaction entre une offre fonci`ere correspondant
`a l’ensemble des bˆatiments construits, aux types d’usages du sol autoris´es et
une `a demande de localisation d’activit´es et de logement.
3. Le syst`eme de transport, issu de l’interaction entre une offre de transport
(infrastructures ferr´ees ou routi`eres, fr´equence des transports collectifs) et une
demande de transport (d´eplacements des biens et des individus).
Cetteformalisationpermetlareconnaissancedelacomplexit´edusyst`emeurbain,
ausensou`lamodificationd’unedescomposantesdel’undessous-syst`emesprovoque
des r´epercussions sur l’ensemble des composantes de l’ensemble des sous-syst`emes.
Ladescriptiondesagentsconstituantlesyst`emeurbainestcrucialepourchercher
des pistes d’am´enagement compatibles avec des objectifs d´efinis de fac¸on exog`ene.
De fac¸on sch´ematique, on distingue des agents demandeurs et des agents offreurs
5
tel-00576521, version 2 - 17 Jun 2011(appel´esam´enageursurbains),quipeuventdanschaquecasˆetredesparticuliers,des
entreprises, des gouvernements locaux etc.
1. Les agents demandeurs : individus, entreprises, r´epondent `a des offres d’acti-
vit´es, qu’ils cherchent `a r´ealiser en fonction de leur localisation et d’une offre
de transport. Ils cherchent ´egalement `a se localiser dans la ville, selon des
crit`eres de choix non triviaux qui peuvent inclure l’ensemble des distances aux
activit´es qu’ils escomptent entreprendre.
2. Les am´enageurs urbains : puissance publique, groupes priv´es ou individus,
ils participent `a l’offre de transport, de logement et ´egalement d’activit´es.
Les acteurs «am´enageurs» de la ville ne sauraient ˆetre r´eduits aux instances
publiques, qui fixent un cadre r´eglementaire et effectuent des investissements
d’infrastructure. Des entit´es priv´ees, entreprises immobili`eres ou de transport
peuvent, en fonction du cadre juridique local, proposer une offre priv´ee, de
transport ou fonci`ere, qui a des r´epercussions importantes sur la ville. On
peut penser au d´eveloppement des transports collectifs ferr´es sous l’impulsion
de grandes entreprises priv´ees (Larroque et al., 2002), ou plus r´ecemment `a
l’offre pavillonaire dans les banlieues am´ericaines et europ´eennes, qui est bien
souvent le fait d’un petit nombre de groupes immobiliers (Callen et Le Goix,
2007).
3. Enfin, pour prendre en compte l’ensemble des ´el´ements ext´erieurs au syst`eme
urbain ´etudi´e, on ´evoquera des « facteurs externes », qui peuvent ˆetre des
processus op´erant `a une ´echelle sup´erieure (par exemple la modification de la
sp´ecialisation ´economique de la ville) ou tout ce qui est consid´er´e, par sim-
plification, comme constant dans la p´eriode temporelle ´etudi´ee : l’´etat de la
technologie de transport ou de construction des bˆatiments, les attitudes des
individus par rapport `a la concentration, ou encore des contraintes environne-
mentales et sociales.
Pour illustrer comment une nouvelle offre dans un des sous-syst`emes peut avoir
des r´epercussions sur l’ensemble des sous-syst`emes, imaginons la construction d’une
nouvelle infrastructure de transport, dans une ville. Dans un premier temps, l’offre
nouvelledecapacit´einduitdesperformancesaccrues(plusgrandevitesseded´eplace-
ment) du sous-syst`eme de transport lui-mˆeme.
– Tr`es vite cependant, les comportements de mobilit´e des individus s’adaptent,
prenant en compte l’existence de nouveaux itin´eraires, ce qui peut de fac¸on
th´eorique d´eboucher sur un ´equilibre induisant globalement des performances
du syst`eme de transport lui-mˆeme moins bonnes qu’auparavant (paradoxe de
Braess, cit´e par Murchland, 1970).
– Deplus,lanouvelleoffredetransportd´ebouche,`al’horizondequelquesann´ees
ou quelques d´ecennies, sur une nouvelle offre et une nouvelle demande de
localisation, `a proximit´e de l’infrastructure. Ces m´ecanismes peuvent, selon
6
tel-00576521, version 2 - 17 Jun 2011la possibilit´e de construction nouvelles et des micro-interactions ´economiques
(ench`eres fonci`eres) d´eboucher sur une augmentation du prix des loyers et la
modification de la composition sociale du quartier.
– Ensuite, la nouvelle configuration du syst`eme de localisation ´emergeant de
l’offre de transport nouvelle r´eagit `a nouveau sur le syst`eme de transport : la
demande de transport est accrue. Il s’agit du ph´enom`ene du transport induit
- «induced travel » (Noland et Lem, 2002) - qui conduit `a la saturation de la
nouvelle offre de transport.
– Enfin, l’offre de transport nouvelle peut affecter le sous-syst`eme d’activit´es et
de pratiques sociales, par exemple en augmentant les effets d’agglom´eration,
possibilit´es d’interaction entre les firmes qui ont tendance `a augmenter la pro-
ductivit´e des entreprises d’une ville donn´ee (Graham, 2007).
Danslemˆemeordred’id´ees,despolitiquesd’am´enagementsmen´eesauniveaudu
syst`eme de localisation (densification autour des axes de transport, blocage de l’ur-
banisation par des ceintures vertes) peuvent avoir des r´epercussions sur l’ensemble
du syst`eme urbain.
Le sch´ema de la figure 1 r´esume les ´el´ements constitutifs de l’interaction entre
les trois sous-syst`emes : les trois « agents », demandeurs, offreurs et externes in-
teragissent avec chacun des trois sous-syst`emes. Cette vision permet de formali-
ser un objectif de cette th`ese : comment agir sur l’offre urbaine, en particulier
sur les formes urbaines, pour influer sur la demande de transport, de localisa-
tion, voire d’activit´es, afin que les comportements r´esultants soient infl´echis vers
des objectifs pr´ealablement fix´es. Cette lecture poss`ede toutefois un implicite qu’il
convient d’´eclaircir d’embl´ee : celui d’un syst`eme `a l’´equilibre qui devrait ´evoluer
vers un nouvel ´equilibre (Bonnafous, 1999), sous l’action de nouvelles contraintes
sociales, ´economiques ou environnementales. L’objectif est ici plus restreint : loin
d’une prise en compte exhaustive du fonctionnement du syst`eme, l’observation de
co-productionsentreformesurbainesetpratiquesded´eplacement,permettrad’ima-
giner dans quelle direction le syst`eme pourrait se d´eplacer en cas d’une modification
de l’offre. Hormis dans un cadre th´eorique tr`es simplificateur, les cons´equences di-
rectesd’unepolitiqued’am´enagementoudetransportsurlademandedelocalisation
ou de d´eplacement ne seront pas ´etudi´ees.
L’emboˆıtement d’´echelles g´eographiques constituant les m´etropoles europ´eennes
est au cœur de cette th`ese, qui vise `a analyser les liens multiscalaires entre formes
urbaines et pratiques de mobilit´e. L’objectif est d’argumenter un discours portant
sur les ´echelles g´eographiques d’action sur le territoire, dans le cas de grandes
m´etropoles europ´eennes, dont Paris (monocentrique) et la r´egion Rhin-Ruhr (forte-
mentpolycentrique)repr´esententdesconfigurations«extrˆemes»,quiseront´etudi´ees
sp´ecifiquement.
7
tel-00576521, version 2 - 17 Jun 2011Syst`eme
de
localisation
Agents Am´enageurs
demandeurs urbains
Syst`eme
Syst`eme
de
d’activit´es
transport
Facteurs
externes
Fig. 1 – Interaction entre syst`eme de transport, syst`eme de localisation et syst`eme
d’activit´es, `a plusieurs ´echelles. Cadre conceptuel.
8
tel-00576521, version 2 - 17 Jun 2011La ville soutenable
eAu cours de la seconde moiti´e du XX si`ecle, l’av`enement de l’`ere automobile
danslespayslesplusindustrialis´esacaus´eunemodificationprofondedelastructure
des villes. Temps de trajets plus courts, couˆts de transport beaucoup moins ´elev´es,
cet accroissement g´en´eral de la mobilit´e pourrait apparaˆıtre comme la cons´equence
positived’unprogr`estechnique.Orc’estlesentimentinversequidomineaujourd’hui
devant le ph´enom`ene d’´etalement urbain.
Lavilleestaujourd’huivictimedesonsucc`es:longtempssynonymedeprogr`esso-
cialethumain,aumomentmˆemeou`elledevientlaformedominantedes´etablissements
humains `a l’´echelle de la plan`ete, elle apparaˆıt au banc des accus´es, concentrant
les nuisances, les besoins, les violences, les in´egalit´es de toutes sortes. L’utilisation
pr´epond´erante de la voiture dans un contexte de d´econcentration spatiale accrue
polarise les inqui´etudes pour une s´erie de raisons reli´ees ou incidentes. Etalement
urbain, dilution des villes dans les campagnes environnantes, d´ependance automo-
bile, pollutions locales dangereuses pour la sant´e et pollution globale participant au
r´echauffementclimatique:lesrh´etoriquesabondentquistigmatisent,`atortou`arai-
son,unsyst`emedemobilit´e,d’habitatetdemodesdeviequis’estconsid´erablement
etransform´e en France, en Europe et dans le monde au cours du XX si`ecle.
La figure 2 montre la courbe classique de Newman et Kenworthy (1989) qui relie
la consommation d’´energie due au transport, par individu, et la densit´e urbaine
2de population nette : les formes urbaines denses seraient les moins ´energivores.
S’appuyant entre autres sur ce discours, le mod`ele de la ville compacte (Agence
Europ´eenne pour l’Environnement, 2006) est apparu comme une possible r´eponse `a
l’expression g´eographique la plus classiquement mise en avant des transformations
syst´emiques ´evoqu´ees : l’´etalement urbain.
Cette courbe a dans le discours des auteurs un statut explicatif, proposant une
causalit´e qui a suscit´e de nombreuses r´eactions; Gordon et Richardson (1989) fus-
tigent l’absence de prise en compte du niveau de d´eveloppement lorsque Wegener et
Fu¨rst (1999) montrent que la consommation d’´energie est reli´ee par une courbe tout
`a fait similaire au couˆt de l’essence pour les usagers de chacune des villes. Le d´ebat
sur les relations entre forme urbaine et pratiques de mobilit´e quotidiennes, dans une
perspective de d´eveloppement urbain soutenable, ´etait lanc´e.
Les termes de ce d´ebat sont les suivants :
– Premi`erement, il y a le constat que les modes d’habitat et de d´eplacement
actuels dans les villes occidentales (et particuli`erement les villes am´ericaines)
posent des probl`emes divers, `a court et `a moyen terme (rapport Bruntland
et Khalid, 1987). Mais il n’y a pas consensus sur la nature de ces probl`emes
2Ce qui signifie que les zones non urbanis´ees ne sont pas prises en compte dans le calcul de la
superficie de la ville.
9
tel-00576521, version 2 - 17 Jun 2011Fig. 2 – Liens entre densit´e et consommation d’´energie. Les premiers travaux pro-
viennent de Newman et Kenworthy (1989). Les donn´ees de cette figure ont ´et´e
extraits de Newman et Kenworthy (1999).
environnementaux, ´economiques et sociaux.
– Ensuite, les villes sont identifi´ees comme la bonne´echelle d’analyse et d’action
pour infl´echir une partie des probl`emes identifi´es. Selon Sougareva et Holec
(2002) « les villes sont `a la fois le probl`eme et la solution ». Mais il n’y a
pas de consensus sur les moyens d’actions privil´egi´es, simplement de bons
exemples de pratiques d’urbanisme et de politiques de transport sont relay´es
par la litt´erature (Cahn, 2003).
Interactions entre usage du sol et transport
L’interaction entre forme urbaine et pratiques de mobilit´e quotidienne est cen-
trale dans les questionnements actuels sur la ville. Qu’il s’agisse d’´evaluer la renta-
bilit´e d’un grand projet d’infrastructure ou de comprendre les m´ecanismes des dy-
namiques urbaines, les influences r´eciproques entre les potentiels de mobilit´e et les
mobilit´eseffectivementr´ealis´eessurunterritoiredonn´esontabondamment´etudi´ees,
defac¸onth´eorique(Deryckeet al.,1996)ouplusempirique(Mignotet al.,2004).De
fac¸onsch´ematique,lesinteractionsentretransporteturbanismesontleplussouvent
appr´ehend´ees au travers de la boucle suivante (Wegener et Fu¨rst, 1999), repr´esent´ee
sur la figure 3, conceptuellement proche du fonctionnement syst´emique ´evoqu´e en
10
tel-00576521, version 2 - 17 Jun 2011

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