La formation fractale des tissus urbains

L'article développe la question de savoir dans quelle mesure l'approche fractale représente un apport nouveau permettant de reconstituer la morphologie des tissus agglomérés. L'approche fractale introduit un nouveau paradigme pour concevoir la façon dont de tels tissus répondent à des critères d'optimisation. Sont explicitées les méthodes d'analyses de dilatation et radiale, ainsi que la reconstitution des courbes du comportement scalant. Ces méthodes complémentaires sont appliquées à des études de divers cadres densément bâtis: vastes zones métropolitaines et agglomérations de taille moyenne en Franche-Comté.The article concerns the fractal approach as it can bring new results making more understandable the morphology of agglomerate urban patterns. A new paradigm is developed, in order to improve the study of urban organizations according to optimization criteria. Specific fractal and multifractal methods are explicitated and applied to the knowledge of some big metropolitan areas and towns in Franche-Comté (France)

L'analyse fractale pour décrire la structure spatiale des villes

Si l'on regarde le plan d'une ville ou une carte, on s'aperçoit que la forme des tissus urbains ressemble plutôt à une tache d'huile qu'à un cercle ou à un carré. Les aménageurs ont souvent déploré cet " étalement urbain " qui augmente le trafic et contribue à un mitage du paysage en périphérie des villes. Cependant, la réalité montre qu'il est difficile d'aller contre cette tendance qui est l'expression d'un certain mode de vie : le haut niveau de mobilité que nous avons atteint dans nos pays développés nous permet de nous déplacer sans trop de contraintes

L'analyse fractale des zones métropolitaines: un aperçu méthodologique

National audienceLa croissance des agglomérations se manifeste dans la plupart des cas par J'apparition d'un tissu urbain amorphe et fragmenté même si le plan initial de la ville était conçu selon une géométrie régulière comme les bastides ou les villes nouvelles. Cette morphologie irrégulière de la surface bâtie ne semble pas liée à une situation lùstorique particulière et elle apparaît souvent en dépit des intentions des urbanistes qui tentent souvent d'imposer des plans compacts et réguliers. Ceci incite à supposer que la morphogenèse urbaine est le résultat de processus d'auto-organisation qui devraient se manifester par un principe d'ordre interne, si irrégulière que paraisse la morphologie urbaine. Or l'application des mesures de densité, utilisées habituellement pour caractériser la structure du tissu urbain, ne semble pas révéler un tel principe d'ordre. On peut poser la question de savoir si en recourant à d'autres types de mesures, il est possible de découvrir des lois dans 1' organisation spatiale des villes

Des observations à la construction d'un modèle de simulation de la dynamique urbaine : une approche inductive

International audienceThrough this paper, we chose to present a modelling concept the aim of which is the simulation of the intra-urban location dynamics. This concept includes some characteristics which relate it to the synergetic models as well as to the micro-simulation ones. In the first part of this paper, we describe and examine the modelling concept to focus in a second part on a more detailed presentation of one aspect of the model concerning the measure of the attractiveness of the neighbourhoods of a town.Dans cet article, nous avons choisi de présenter un concept de modélisation dont le but est la simulation de la dynamique des localisations d'activités en milieu intra-urbain. De par ses caractéristiques, ce concept se rattache tant aux modèles synergétiques qu'à ceux de micro-simulation. Dans la première partie de cet article, nous décrivons et commentons le concept de modélisation proposé pour, dans une seconde partie, s'attacher plus particulièrement à la présentation détaillée d'un aspect du modèle, à savoir la mesure de l'attractivité des quartiers d'une ville

Fractal dimension versus density of the built-up surfaces in the periphery of Brussels.

This paper aims at showing the usefulness of the fractal dimension for characterizing the spatial structure of the built-up surfaces within the periurban fringe. We first discuss our methodology and expectations in terms of operationality of the fractal dimension theoretically and geometrically. An empirical analysis is then performed on the southern periphery of Brussels (Brabant Wallon). The empirical analysis is divided into two parts: first, the effect of the size and shape of the windows on the fractal measures is empirically evaluated; this leads to a methodological discussion about the importance of the scale of analysis as well as the real sense of fractality. Second, we show empirically how far fractal dimension and density can look alike, but are also totally different. The relationship between density and fractality of built-up areas is discussed empirically and theoretically. Results are interpreted in an urban sprawl context as well as in a polycentric development of the peripheries. These analyses confirm the usefulness but also the limits of the fractal approach in order to describe the built-up morphology. Fractal analysis is a promising tool for describing the morphology of the city and for simulating its genesis and planning. Keywords: Fractals – dimension – periurbanisation – Brussels Note to the ERSA2004 referees: This is the state of our paper on April 30th 2004. It is not finished nor checked by an English native but results seem quite promising. Please take contact with the corresponding author for the latest version of the paper at the moment of the refereeing process or at the moment of editing the proceedings, if necessary. We thank you for your comments and questions.

Residential equilibrium in a multifractal metropolitan area

A residential location model derived from urban economics is combined with the geometry of a multifractal Sierpinski carpet to represent and model a metropolitan area. This area is made up of a system of built-up patches hierarchically organised around a city centre, and green areas arranged in an inverse hierarchical order (large open-spaces in the periphery). An analytical solution is obtained by using a specific geographic coding system for computing distances. The values of the parameters used in the model are based on the French medium sized metropolitan areas; a realistic benchmark is proposed and comparative-statics simulations are performed. The results show that the French peri-urbanisation process (which took place from 1970 onward) can be explained by an increase in income and a reduction in transport costs. Nevertheless, changes in household preferences, in particular an increased taste for open spaces, can also contribute to urban sprawl by making the gradient of land rents less steep and by making peripheral household locations more desirableperi-urban, residential localisation, fractal geometry, amenities

Modéliser différentes dynamiques à différentes échelles pour simuler la complexité des mobilités urbaines. L'exemple de MobiSim

International audienceLe projet Mobisim (simulation des mobilités), actuellement en cours de développement, vise à modéliser différentes dynamiques à différentes échelles pour simuler la complexité des mobilités urbaines. MobiSim apparaît ainsi comme une plateforme de simulation pour l'étude prospective des mobilités dans les agglomérations françaises et européennes, en lien avec leur développement et leur aménagement. Cette plateforme, qui prend concrètement la forme d'un programme informatique, se base sur plusieurs modèles, permettant de coupler une approche centrée sur les choix et les comportements individuels en matière de mobilité résidentielle et quotidienne, à une évaluation de ces comportements sur le trafic et les déplacements quotidiens, et à la création de logements, l'expansion ou l'étalement urbain qui peuvent s'y associer. Les différents champs de développement identifiés aujourd'hui concernent ainsi avant tout les problématiques de l'étalement urbain, de la gestion du trafic et des déplacements, des nuisances et des pollutions engendrées, de la consommation énergétique urbaine, des stratégies des acteurs et des choix modaux de déplacements, pour lesquels MobiSim apparaît comme un outil collaboratif d'aide à la décision

Using fractal dimensions for characterizing intra-urban diversity. The example of Brussels

The objective of this paper is to compare fractal-based parameters calculated by different fractal methods for urban built-up areas, and to link the observed spatial variations to variables commonly used in urban geography, urban economics or land use planning. Computations are performed on Brussels. Two fractal methods (correlation and dilation) are systematically applied for evaluating the fractal dimension of built-up surfaces; correlation is used to evaluate the fractal dimension of the borders (lines). Analyses show that while fractal dimension is ideal for distinguishing the morphology of Brussels, each estimation technique leads to slightly different results. Interesting associations are to be found between the fractal dimensions and rent, distance, income and planning rules. Despite its limitations, fractal analysis seems to be a promising tool for describing the morphology of the city and for simulating its genesis and planning. The model is robust: it replicates the urban spatial regularities and patterns, and could hence fruitfully be integrated into intra urban simulation processes.

: FRACTALOPOLIS MODEL - ACCESSIBILITY, EVALUATION & MORPHOLOGICAL RULES

page number: 74A sustainable and sustaining planning strategy is globally important for metropolitan areas. Sustainable planning addresses the development of strategies to reduce the use of resources, increase economic efficiency and improve integration of social aspects. In contrast, splinter development (e.g. urban sprawl) involves damage to nature and generation of an increasing volume of traffic (these are the main criticisms following a study by Newman and Kenworthy (1989) on the relationship between settlement density and energy consumption). Interestingly, the overly compact city also has this effect as it may generate traffic flows for accessing green and leisure areas, or changes of residence due to a favouring of sites that lie farther away from the centre than the inhabitants' current places of residence. Households not only consume urban amenities integrated into densely populated areas, but also aspire to have access to green and leisure areas. Schwanen et al. (2004) showed that households usually optimize their residential choice with respect to accessibility to various types of amenities, which is inherently linked to the frequentation rate of these amenities (daily, weekly, monthly, and occasional) (c.f. spatial practice of people). Moreover, on an urban scale, over-compactness causes ecological problems such as a lack of green wedges for supplying the city with fresh air (urban microclimate). Thus, we aim to find a solution for managing dispersed development which marries the twin elements of green and built-up space in a highly efficient manner. This solution also needs to incorporate dynamic aspects of a city as well as minimizing traffic costs and emissions. Based on the observation that urban space is founded on the principle of fractal geometry, it seems interesting to explore to what extent fractal geometry may be drawn upon for solving the spatial antagonism of compactness and urban sprawl.Une stratégie d'aménagement durable représente un enjeu important pour le développement des agglomérations contemporaines. L'aménagement durable implique le développement de stratégies visant à réduire l'utilisation des ressources, accroître l'efficacité économique et améliorer l'intégration des aspects sociaux (ex. environnements conviviaux pour les piétons, équilibre entre modes de transport public/privé, réseaux routiers performants, viabilisation des terres agricoles, économie du mouvement ; accès à l'emploi pour tous, commerces, services ; santé, culture et loisirs). A l'inverse, le développement fractal (ex. étalement urbain) n'est pas sans répercussions néfastes sur la nature et tend à augmenter le volume du trafic (principales critiques émises dans une étude de Newman & Kenworthy, 1989, portant sur les relations entre densité d'implantation et consommation d'énergie). Fait intéressant, une ville trop compacte induit un effet semblable car elle peut être à l'origine de flux de trafic pour accéder aux espaces verts et récréatifs ou des déménagements vers des endroits plus éloignés du centre que les lieux de résidence actuels des citadins. Les ménages ne se contentent pas d'utiliser les aménagements urbains intégrés dans les zones à forte densité de population, ils aspirent également à un accès aux espaces verts et récréatifs. Schwanen et al. (2004) ont mis en évidence le fait que les ménages tendaient à optimiser leur choix de résidence en fonction de l'accessibilité de divers types de commodités, un phénomène foncièrement lié au taux de fréquentation (quotidienne, hebdomadaire, mensuelle et occasionnelle) de ces dernières (cf. pratiques spatiales de la population). A l'échelle urbaine, une compacité excessive entraîne par ailleurs des problèmes écologiques, tels que le manque d'espaces verts pour approvisionner la ville en air frais (microclimat urbain). Nous recherchons ainsi une solution afin de gérer le développement fractal de manière à pouvoir concilier efficacement le couple antinomique espaces verts/espaces urbanisés. Cette solution doit également intégrer les aspects dynamiques d'une ville et minimiser les émissions et les coûts du trafic et prévenir la désagrégation des terres agricoles. Sur la base de l'observation selon laquelle l'espace urbain repose sur le principe de la géométrie fractale, il paraît intéressant d'explorer dans quelle mesure la géométrie fractale peut être mise à contribution en vue de résoudre l'antagonisme spatial compacité/étalement urbain

Délimitation d'ensembles morphologiques par une approche multi-échelle: Application à la délimitation morphologique des agglomérations

http://thema.univ-fcomte.fr/theoq/International audienceThe paper deals with the identification of the envelope of built-up patterns that we define as the limit of a morphologically coherent set through the scales. The point of view is purely morphological; it refers to a multi-scale approach. Besides the description of the context of the research (that is the urban-rural delimitation) the paper is dedicated to the presentation of the methodological principles which allow the identification of the envelope of built-up patterns. The first step of the methodology, that is the step by step dilation of a studied built-up pattern, is briefly described. The emphasis is placed on the second step of the methodology that is the identification of a threshold in the curve stemming from the dilations. The third part of the paper presents some examples of application to theoretical cases, whereas the fourth and last part deals with the application for the morphological delimitation of urban areas.Cet article s'intéresse à l'identification de l'enveloppe de tissus bâtis, que nous définissons comme la limite d'un ensemble présentant une structure spatiale cohérente à travers les échelles. Nous abordons cette question d'un point de vue purement morphologique, dans le cadre d'une approche multi-échelle. Après avoir, dans un premier temps, posé le contexte de la recherche, nous présentons les principes méthodologiques à la base de l'identification de l'enveloppe de tissus bâtis. La première étape de la méthodologie, à savoir la dilatation pas à pas du tissu bâti étudié, est décrite brièvement. L'accent est mis sur la deuxième étape, qui est celle de l'identification d'un seuil dans la courbe issue des dilatations. Le troisième chapitre de l'article est l'occasion de présenter quelques exemples d'application de la méthodologie à des cas théoriques, tandis que le quatrième et dernier chapitre s'intéresse à l'application pour la délimitation morphologique des agglomérations