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Quand la physique théorique s'applique à l'urbanisme

07/03/2012

Dans le contexte du développement durable des villes, il est important de comprendre quantitativement l’urbanisation et l’étalement urbain qui en découle. Un chercheur de l’Institut de physique théorique du CEA-Saclay a réalisé une étude sur l’urbanisation au travers de l’observation de l’évolution du réseau viaire (rues, routes…). Les principaux résultats de ces recherches sont publiés en ligne dans Nature Scientific Reports le 01/03/2012.

Evolution du réseau viaire de 1833 à 2007. Les segments en vert correspondent au phénomène de densification, les segments en rouge correspondent au phénomène d’exploration. Sur la période étudiée, le phénomène d’exploration est plus important au début tandis que la densification prédomine dans les dernières années. ©CEA

L’urbanisation est un phénomène complexe dont l’une des facettes se retrouve dans l’évolution du réseau viaire. Un chercheur de l’Institut de physique théorique du CEA-Saclay et ses collaborateurs italiens ont observé et mesuré le développement urbain d’une région de 125 km², au nord de Milan, sur une période de 200 ans. A l’aide des outils de la physique statistique, ils ont mesuré les grandeurs caractéristiques de la connectivité et de la densité du réseau formé par les routes ainsi que leur évolution. Cette étude révèle que l’évolution du réseau viaire est gouvernée par deux mécanismes élémentaires : un processus de densification, correspondant à une augmentation de la densité de voies dans les centres urbains, et un processus d’exploration par lequel de nouvelles voies explorent des régions non urbanisées et définissent ainsi l’avancée du front d’urbanisation. Ces deux mécanismes élémentaires semblent être constants à travers les décennies, indépendamment du développement des technologies et des changements de culture.

Les chercheurs ont également observé une stabilité des voies à forte centralité qui constituent le squelette de la structure urbaine. Ce qui confirme l’importance du ‘chemin historique’ dans l’évolution urbaine. Une tendance vers l’organisation urbaine, avec une augmentation des intersections de degré 4 (croisement de quatre voies) et une uniformisation de la forme des îlots (parcelle de terrain délimitée par plusieurs voies) ont également été mises en lumière. On assiste donc à une évolution du réseau viaire vers un état organisé malgré l’absence de planning sur une période aussi longue.

La part de la population urbaine augmentant constamment dans le monde, cette première étude quantitative permet de mieux appréhender l’évolution des espaces et d’engager une réflexion sur les politiques d’urbanisation possibles. En effet, le phénomène d’exploration, démontré par ces mesures, entraîne par exemple un éloignement du centre-ville et donc une distance foyer / lieu de travail de plus en plus grande. Les répercussions sur l’environnement sont directes, avec une consommation d’énergie plus importante et une augmentation des émissions de CO2.

 

Pour en savoir plus :

La publication dans la revue Nature Scientific Reports, mis en ligne le 01/03/2012

Le communiqué de presse commun CEA-CNRS sur le site internet du CEA