Interactions Localisations Transport. Projet ILOT. Phase I. Rapport final.
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Source
- 2006
Résumé
- Problématique
Le projet consiste à appliquer la modélisation multi-agents aux rapports entre mobilité locale et transformation des espaces dans les aires urbaines. Il vise à développer dans un premier temps un ensemble de " briques " théoriques susceptibles de représenter de manière pertinente l'émergence de comportements collectifs en matière de rythmes temporels d'activités et de localisation. A plus long terme, ces " briques " théoriques seront le matériau de base pour élaborer des modèles plus appliqués, susceptibles d'être confrontés à des situations réelles.
Méthodologie
L'objectif à long terme de cette recherche consiste à réaliser des outils opérationnels, pour la recherche dans un premier temps et pour l'application dans un second temps, qui permettent de comprendre et d'analyser l'interaction entre la mobilité et la localisation dans les aires urbaines. Ont été identifiés trois étapes préalables qui semblent pertinentes :
· l'exploration théorique de l'émergence de comportements " stylisés " de rythmes temporels et de localisation d'activités à travers une " ville-modèle ",
· le couplage de modèles éprouvés dans les domaines respectifs du transport et de la localisation, en particulier les modèles applicables à des problèmes pratiques,
· l'identification et la résolution des obstacles informatiques relatifs à la simulation, à la collecte des données et à l'analyse des résultats de ces modèles
Résultats
L'approche agent développée dans ILOT - phase I a permis d'étudier de façon fine l'influence des interactions et de coûts de transports hétérogènes sur les densités et les rentes.
A tout d'abord été développé un modèle de formation de la rente, avec surfaces et densité de logement constantes, et testé pour la formation de la rente, différents processus de surenchère pour les loyers des logements. Ce modèle a ensuite été étendu dans plusieurs directions indépendantes : coût de transport vers un lieu de travail central, centres différant par le nombre de logements ou leur surface, différence de revenu et différence des coûts de transport unitaires entre deux populations.
Premièrement, les auteurs ont pu observer comment, au sein de deux populations fortement liées l'une à l'autre, un coût de transport plus élevé pouvait conduire les individus concernés à se concentrer au centre, en se séparant de l'autre population. Dans ce cas, les densités ne dépendent que de la différence de coût de transport.
Deuxièmement, lorsque les deux populations sont liées chacune plus à l'autre qu'à elle-même (comme peuvent l'être dans certains cas firmes et travailleurs), a été observée une ségrégation moins marquée, et dépendant du facteur entre les deux coûts de transport unitaires. Dans ce cas, la ségrégation diminue aussi avec le nombre de liens. On observe alors des configurations proches de centres secondaires autour des villes.
Ces modèles, bien que simples, permettent de montrer le rôle majeur que joue la différence de coûts de transport sur la ségrégation spatiale à l'intérieur de la ville. De plus ces études montrent l'influence des liens entre individus (outre la différence des coûts de transport) sur les formes de ségrégation observées.
Dans un deuxième modèle de formation de la rente, des surfaces et des densités variables ont été introduites, et il a été ajouté un terme de préférence pour la surface dans l'utilité. Ainsi, l'équilibre résulte d'un compromis des individus entre leurs coûts de transports et la surface de chaque logement.
Après avoir vérifié la fidélité du modèle individu-centré au modèle théorique standard de l'économie urbaine, dans un cas simple où il était possible d'en connaître analytiquement la solution, les auteurs ont simulé avec ce modèle des configurations plus compliquées, avec deux ou plusieurs populations différentes dans la même ville.
Pour commencer, a été étudié comment le coût de transport unitaire influence les densités respectives de deux populations de revenus différents, en conduisant ou non à une ségrégation spatiale. A été étudiée dans le cas d'une ségrégation, l'influence de différentes configurations d'interactions déterministes et aléatoires, et montré leur influence sur les densités obtenues.
Comment la différence de coûts de transport pouvait mener à une ségrégation spatiale a ensuite été étudiée. Ont pu être observées des densités concentriques suivant des coûts de transport unitaires décroissants. Des coûts de transports globalement plus faibles conduisent à l'étalement des populations, et donc à une influence plus visible de leurs positions l'une sur l'autre. Inversement, une différence plus marquée entre coûts de transport conduit à une plus grande différence de distribution de la densité entre les deux populations, et semble réduire ainsi leur compétition pour le sol et la pression de l'une sur l'autre.
Avec le modèle de ville faisant interagir propriétaires et locataires, a tout d'abord été élaboré un modèle générique, qui a été ensuite étudié dans deux cas particuliers, l'un dans lequel les emplois sont tous localisés au centre, l'autre où chaque individu va visiter tous les autres. Ce modèle de loyers formés à partir de la demande des locataires est bien compris et robuste. L'existence d'un équilibre de population pour chaque jeu de paramètres a été observé, et le modèle converge avec le modèle théorique dans le cas du modèle avec emplois localisés au centre. Les auteurs conçoivent le modèle actuel comme étant une base de prototypes potentiels, et sont en train d'évaluer les pistes les plus prometteuses pour la suite. Au niveau informatique, va être amélioré le programme en ajoutant des possibilités de complexifier le modèle.
En ce qui concerne la modélisation de la congestion routière, a été élaboré, dans un cas très simple réduit à un goulot, un modèle robuste, convergeant grâce à la prise en compte d'hétérogénéités entre agents. Il est possible d'utiliser une telle règle désagrégée dans un modèle opérationnel.
La tâche consacrée au couplage des modèles de trafic aux modèles de localisation, a consisté à définir une interface logicielle qui permette aux modèles de localisation et d'occupation du sol d'accéder de manière transparente aux performances de l'infrastructure de transport, sans avoir à tenir compte de la complexité d'un modèle de transport complet. Le cahier des charges informatique a été établi. La mise en oeuvre informatique de l'interface logicielle entre modèles de transport et modèles de localisation est encore en chantier.
Enfin, les auteurs ont cherché à choisir une plate-forme de développement multi-agent. Un premier tour des possibles les a mené à nous focaliser sur RePast, l'une des plus connues et des plus utilisées, et MadKit, qui a été choisi pour le projet MIRO. Ces deux plates-formes présentent chacune leurs avantages. Cependant, parmi ses nombreux points forts, Repast dispose de fonctionnalités spatiales de base. Il paraît plus intéressant et original d'investir une réflexion et un développement supplémentaire sur le modèle d'interactions sociales que sur les fonctionnalités spatiales de base, ce qui amène à privilégier pour le moment Repast.
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