Urban Morphodynamics
Morphodynamique urbaine
Résumé
Cities play an important role in the global effort to achieve sustainable development. In that perspective, new adaptive approaches of urban planning call for a reliable understanding of Urban Morphodynamics: the evolution of the spatial structure of an urban system from elementary interactions between its components. In this thesis, theoretical and methodological contributions to Urban Morphodynamics are proposed from the integration of the two main strands of literature in quantitative urban geography: Location Theory, which embodies a long tradition of studies on the economic determinants of the location of economic activities, and Complex Systems, which provide a recent description on how cities self-organize from the dynamic interactions of many individuals.
The first part of the thesis reviews the historical evolutions of Location Theory and Complex Systems from the perspective of Urban Morphodynamics. It argues that microsimulations provide a fertile ground to integrate both approaches in an applicable domain knowledge, on the condition that they are supported by a consistent theory. The second part of the thesis addresses two problems of Urban Morphodynamics and proposes original combinations of concepts and methods from both Location Theory and Complex Systems. First, using mathematical modelling, it exposes the scaling properties of the equilibrium monocentric city model. Second, coupling analytical developments with agent-based simulations, it explores the dynamic growth of a non-monocentric city model. In a third part, it proposes a hybrid modelling framework that combines the behavioural foundations of discrete choice theory with the nonlinear dynamic models of Synergetics. This framework is then applied to a core-periphery model of New Economic Geography and refines its predictions of urban development trajectories. In a fourth and last part, in light of the proposed models, this thesis argues that the theoretical foundations of Location Theory and Complex Systems can be reconciled in a consistent theory of Urban Morphodynamics. It also offers new research perspectives to extend the hybrid modelling framework to this end.
Les villes ont un rôle important à jouer dans l’effort global vers un développement durable. Dans cette perspective, les nouvelles approches adaptatives de la planification urbaine requièrent une compréhension fiable de la morphodynamique urbaine : l'évolution de la structure spatiale d'un système urbain à partir d’interactions élémentaires entre ses composantes. Dans cette thèse, des contributions théoriques et méthodologiques à la morphodynamique urbaine sont proposées à partir de l'intégration des deux principaux courants de la littérature en géographie urbaine quantitative : la théorie de la localisation d’une part, qui résulte d’une longue tradition de recherches sur les déterminants économiques de la localisation des activités économiques, et les systèmes complexes d’autre part, qui fournissent une description plus récente récente de la façon dont les villes s'auto-organisent à partir d’interactions dynamiques entre de nombreux individus.
La première partie de la thèse passe en revue l’évolution historique de la théorie de la localisation et des systèmes complexes, du point de vue de la morphodynamique urbaine. Elle soutient que les microsimulations fournissent un terrain fertile pour intégrer les deux approches, à condition qu'elles soient soutenues par un cadre théorique cohérent. La deuxième partie de la thèse aborde deux problèmes de morphodynamique urbaine et propose des combinaisons originales des concepts et des méthodes de la théorie de la localisation et des systèmes complexes. Premièrement, à l'aide de modèles mathématiques, elle étudie les lois d’échelles dans le modèle monocentrique d’économie urbaine. Deuxièmement, en couplant développements analytiques et simulations multi-agents, elle explore la croissance d'un modèle de ville non-monocentrique. Dans une troisième partie, elle propose une méthode de modélisation hybride qui combine les fondements comportementaux de la théorie du choix discret avec les modèles dynamiques non linéaires de la synergétique. Cette méthode est ensuite appliquée à un modèle centre-périphérie de la nouvelle économie géographique, et elle permet d’en affiner les prévisions des trajectoires de développement régional. Dans une quatrième et dernière partie, à la lumière des modèles proposés, cette thèse soutient que les fondements théoriques de la théorie de la localisation et des systèmes complexes peuvent être réconciliés dans une théorie cohérente de la morphodynamique urbaine. Elle propose également de nouvelles perspectives de recherche pour développer à cette fin la méthode de modélisation hybride proposée.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)