Délimitation d'ensembles morphologiques par une approche multi-échelle

The 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 thresh…

Assessing the influence of the amount of reachable habitat on genetic structure using landscape and genetic graphs.

Genetic structure, i.e. intra-population genetic diversity and inter-population genetic differentiation, is influenced by the amount and spatial configuration of habitat. Measuring the amount of reachable habitat (ARH) makes it possible to describe habitat patterns by considering intra-patch and inter-patch connectivity, dispersal capacities and matrix resistance. Complementary ARH metrics computed under various resistance scenarios are expected to reflect both drift and gene flow influence on genetic structure. Using an empirical genetic dataset concerning the large marsh grasshopper (Stethophyma grossum), we tested whether ARH metrics are good predictors of genetic structure. We further i…

The emergence of leapfrogging in an urban growth model combining and economic approach and cellular automata

Graphab

L’objectif du projet Graphab est de proposer et tester un ensemble de méthodes permettant d’estimer l’impact des grandes infrastructures de transport sur la distribution des espèces. Cette démarche part du constat que les études d’impact classiques sont limitées à une zone proche du tracé des infrastructures alors qu’un effet de barrière peut se produire à plus longue portée, si les espèces sont fortement dépendantes de leur réseau écologique. L’approche choisie pour modéliser les réseaux écologiques est celle des graphes paysagers, qui ont été couplés à des modèles de distribution d’espèces. En comparant les résultats de modèles de distribution de façon diachronique, avant et après la mise…

Dynamique des paysages et potentiel écologique de la région Franche-Comté (D2PE)

Le chantier D2PE a pour objet d’analyser les changements d’occupation du sol intervenus pendant les dernières décennies en Franche-Comté, résultant de l’étalement urbain, la densification des réseaux de transport et des mutations agricoles. L’impact de ces changements sur le paysage est examiné dans deux dimensions différentes : une dimension visible et esthétique, en rapport avec la qualité visuelle du cadre de vie résidentiel, et une dimension écologique, en lien avec la fonctionnalité des habitats de la faune sauvage. Par cette étude, le chantier a une ambition méthodologique puisqu’il s’agit de mettre en place et valider une approche de modélisation spatiale. Cette étude s’applique à zo…

Vers des déplacements périurbains plus durables : proposition de modèles fractals opérationnels d'urbanisation

Quand et comment utiliser les graphes génétiques pour analyser la connectivité écologique dans des paysages hétérogènes ?

National audience; Lorsque les espèces occupent des taches d’habitat au sein de paysages hétérogènes, la connectivité écologique est influencée par la topologie du réseau de populations qu’elles forment. Dans ce contexte, les méthodes basées sur les graphes génétiques permettent i) de révéler cette topologie en identifiant les chemins de dispersion directs et ii) de quantifier la résistance des éléments paysagers à la dispersion. Compte-tenu de l’intérêt croissant pour ces méthodes en génétique du paysage, il est nécessaire de mieux comprendre quand et comment il faut utiliser les graphes génétiques. Pour cela, nous avons simulé le flux génétique entre 50 populations dans différents paysage…

Transition phases and leapfrogging in urban sprawl patterns : a simulation and analytical approach with SGHOST

International audience

Can landscape resistance to gene flow be inferred by genetic distances? A simulation study to evaluate the performances of landscape surface optimization

Assessing the influence of the amount of reachable habitat on genetic structure using graphs.

The genetic structure of populations is made of two components: the genetic diversity of every population (intra-population) and the genetic differentiation between every pair of populations (inter-population). These two components are influenced by genetic drift and gene flow, which are driven by the joint influence of the amount of habitat and of its spatial configuration in the landscape. Habitat amount and configuration are highly interdependent and together determine habitat connectivity, i.e. the amount of reachable habitat (ARH) at several scales. Adopting such a conception of habitat connectivity makes it possible to describe habitat patterns by considering simultaneously intra-patc…

Formes urbaines, connectivité des habitats et diversité génétique des aires urbaines européennes

Ce rapport s’inscrit dans le cadre d’une étude ayant pour objectif de comprendre le lien entre lesformes urbaines et tissus urbains, la connectivité écologique des habitats au sein des aires urbaines et les réponses biologiques potentielles des espèces à ces environnements. Les réflexions initiées en 2019 lors du projet REFUGE financé par le CNRS et impliquant les laboratoires ThéMA (UMR 6049 - Université de Bourgogne Franche-Comté - CNRS, Besançon) et Biogéosciences (UMR 6282 - Université de Bourgogne Franche-Comté - CNRS, Dijon) se sont poursuivies au premier semestre 2022 et ont donné lieu à deux volets d’analyse complémentaires. Cette étude a été financée par l’entreprise ARP-Astrance e…

Assessing daily mobility scenarios within the MobiSim agent-based behavioral model

S-GHOST : un modèle d'auto-organisation de l'étalement urbain et du réseau de transport

L'intensité nodale, une évaluation de la performance de l'intermodalité dans les pôles d'échanges

National audience; L'aménagement de pôles d'échanges vise à faciliter les pratiques intermodales et à limiter les contraintes liées à la rupture de charge. Plusieurs leviers doivent être activés pour valoriser l'intermodalité : l'information multimodale, la tarification intégrée, l'aménagement fonctionnel et l'insertion urbaine sont autant d'éléments indispensables au bon fonctionnement des pôles d'échanges. Sans minimiser l'importance de ces différents aspects, cet article porte plus spécifiquement sur un autre levier tout aussi décisif pour la pratique intermodale : l'ajustement des offres de services horaires des différents opérateurs de transport public. Nous développons un indicateur é…

Modélisation des réseaux écologiques par les graphes paysagers

Quand et comment utiliser des graphes génétiques pour analyser le flux génétique dans des paysages hétérogènes ?

La connectivité écologique des habitats dépend de la topologie du réseau formé par les populations qui les occupent. Les graphes génétiques permettent i) d’identifier les chemins de dispersion directs en révélant cette topologie et ii) de quantifier la résistance des éléments paysagers à la dispersion. Nous avons étudié comment l’équilibre migration-dérive affecte les choix de construction de ces graphes et les inférences qui en découlent. Nous avons simulé le flux génétique entre 50 populations dans différents paysages et construit des graphes pondérés avec plusieurs distances génétiques et élagués selon différents critères. Nous avons ensuite comparé la capacité de ces graphes à i) représ…

An urban multi-­scale modeling using fuzzy evaluation of accessibility and morphological constraints

International audience; Increasing mobility has contributed since a couple of years to favor urban sprawl. The negative impacts of urban sprawl are well known, in particular the increase of traffic flows and vulnerability of natural resources. Addressing those questions we propose a spatial decision support system based on a multi-scale approach. On the one hand, fractal geometry is used to determine where new urban developments are possible. Here, the central assumption is the fractal nature of urban growth allowing access to various types of amenities: central amenities (retailing, cultural offer...) and peripheral amenities (open landscape). On the other hand, the accessibility to retail…

Approche fractale de l'urbanisation - Méthodes d'analyse d'accessibilité et simulations multi-échelles

Actes diffusés sous la forme d'un CD-rom; International audience; Si les effets néfastes de la périurbanisation sont connus, il s'avère difficile de pallier à cette évolution. Le retour à une ville monocentrique dense ne paraît pas une solution réaliste d'autant plus qu'elle n'intègre pas suffisamment la demande sociale. Nous proposons un concept d'aménagement des espaces périurbains qui permet d'identifier les potentialités de développement en optimisant à la fois l'accessibilité aux différents types de services ainsi qu'aux zones de loisir et en évitant un morcellement des zones naturelles et agricoles. Ce concept multi-échelle est inspiré par la géométrie fractale. Il est illustré à trav…

TVB "tout va bien" au niveau des SCoT ?

International audience

Estimer l'impact des grandes infrastructures de transport sur la distribution des espèces : proposition et test d'un protocole méthodologique

Toward an exploratory spatial and temporal data analysis for Time Geography

International audience; These last 20 years, a large variety of sources of individual based spatio-temporal data have been developed. Classical surveys in the mobility field are completed by GPS tracking techniques dedicated to a better understanding of trips behavior. More recently, a lot of new ICT data collected by cell phone or internet providers are available for the scientific community. Then, the micro-simulation models (LUTI, activity based model) produce an impressive quantity of information to manage and understand. The theoretical expansions of time geographic framework offer interesting perspectives to analyze these new sources. In this context, we need to develop specific softw…

Inférence de la résistance du paysage au flux de gènes à l'aide de modèles gravitaires intégrant des variables intra-populationnelles

International audience; Modéliser les mouvements de dispersion nécessite d'associer aux éléments paysagers des valeurs de coût caractérisant leur résistance aux déplacements. En landscape genetics, l'inférence de ces valeurs se fait à partir de mesures de différenciation génétique entre populations. Bien que l'hétérogénéité spatiale des tailles de populations puisse aussi influencer de façon significative la différenciation génétique, les variables intra-populationnelles sont rarement prises en compte dans ce type d'inférence. Nous avons étudié à quel point la prise en compte de ces variables pouvait améliorer l'inférence des coûts. Pour cela, nous avons simulé des flux de gènes entre 60 po…

A multiscale modelling approach for simulating mobility and spatial dynamics in urban areas

International audience

Exploring mobilities in time and space

Validating graph-based connectivity models using independent presence/absence and genetic datasets.

Une approche multi-échelle de l'accessibilité pour maîtriser l 'étalement urbain

Urban sprawl is often at the origin of diffuse settlement patterns generating important traffic flows since services are far away from residential areas. We present a new planning concept that optimizes accessibility to different types of amenities like services, but also natural and leisure areas. The social demand of households seeking for a residence close to natural space or simply individual housing is taken into account. The multiscale approach, inspired from fractal geometry, introduces different service levels and allows the concentration of residential areas in the vicinity of service centres. Moreover green areas of various size are preserved and well articulated with built-up are…

Generating a Located Synthetic Population of Individuals, Households, and Dwellings

Some of the new approaches in urban modeling, such as multi-agent systems (MAS) or activity-based models (ABM), require inputs in the form of disaggregated individual data. But for privacy protection reasons, such data is seldom available at this level. One way to get around this obstacle is to generate a synthetic population. This paper presents a method for generating a population from fully aggregated socio-demographic and geographic data. Based on French examples, this method can be reproduced anywhere in the country providing a relevant linkage between the characteristics of agents and those of urban spaces. The proposed method is subdivided into two steps. First, a population of agent…

Optimisation de l'accessibilité aux aménités urbaines et rurales à travers le développement de modèles fractals d'urbanisation

International audience

Constraint Cellular Automata for Urban Development Simulation: An Application to the Strasbourg-Kehl Cross-Border Area

AcknowledgementsThe research presented in this chapter is part of the Smart. Boundary project supported by the Fonds National de la Recherche in Luxembourg and CNRS in France (ref. INTER/CNRS/12/02). The authors would like also to thank the Grasp Program of LISER for allowing cross-collaboration between the two teams based in Luxembourg and France.; International audience; Urban sprawl and space consumption have become key issues in sustainable territorial development. Traditional planning approaches are often insufficient to anticipate their complex spatial consequences, especially in cross-border areas. Such complexity requires the use of dynamic spatial simulations and the development of…

Integrating stated preferences, landscape metrics and attitudes to assess visual impact of wind turbines

International audience

How neighborhood forms impact urban development

International audience

How green neighbourhoods make cities more compact?t? A 2D microeconomic perspective

National audience; We analyse the emergence of scattered residential development, a key characteristic of sprawl. We analyse a 2D urban economic model with neighbourhood interactions among households (social contacts) and with farmers (who produce green amenities). Starting from a cross-shaped road network and CBD, we analytically establish the existence and characteristics of residential leapfrogging that breaks up the compact development of the city. We extend our analysis by numerical experiments based on observed or econometrically estimated parameters. We nd that the shape of built up areas in uences the decision or not to jump over undeveoped land or to stick to the contiguous urban f…

Vers des indicateurs locaux de performance énergétique : les étiquettes énergétiques territoriales

24; Le constat d'un changement climatique planétaire est à l'origine d'un objectif très concret de réduction des émissions de gaz à effets de serre, lui-même nécessairement corrélé à une réduction de la consommation énergétique globale. A l'échelle locale, cette perspective se traduit par la définition d'objectifs concrets en matière de maîtrise et d'amélioration de l'efficacité énergétique, et peut passer par la définition d'indicateurs qui guideront l'action des décideurs. Dans ce contexte, à partir de l'exemple de l'agglomération de Besançon, la recherche présentée ici vise à définir un indicateur énergétique utile aux aménageurs : il s'agit de mesurer comment " se situent énergétiquemen…

Morphological similarities between DBM and an economic geography model of city growth (Lecture notes of the Institute for Computer Sciences, Social Informatics and Telecommunications Engineering, 4)

International audience; An urban microeconomic model of households evolving in a 2D cellular automata allows to simulate the growth of a metropolitan area where land is devoted to housing, road network and agricultural/green areas. This system is self-organised: based on individualistic decisions of economic agents who compete on the land market, the model generates a metropolitan area with houses, roads, and agriculture. Several simulation are performed. The results show strong similarities with physical Dieletric breackdown models (DBM). In particular, phase transitions in the urban morphology occur when a control parameter reaches critical values. Population density in our model and the …

How neighbourhood interactions influence urban sprawl

International audience

Combiner les caractéristiques visuelles et sonores du cadre de vie pour modéliser la satisfaction résidentielle : une application basée sur des métriques spatiales

National audience; La satisfaction du cadre de vie est un déterminant majeur de la satisfaction résidentielle, dont l’impact sur la mobilité résidentielle, le bien-être et la santé n’est plus à démontrer (Tannier et al., 2016 ; Leslie et Cerin, 2008). Parmi les composantes physiques du cadre de vie, les caractéristiques visuelles et sonores sont relativement essentielles, mais leur influence simultanée sur la satisfaction du cadre de vie a jusqu’ici été peu analysée, et l’a été de manière très partielle (Gille et al., 2017). Dans un contexte de planification et de développement urbain et régional, il est donc aujourd’hui difficile de prendre en compte cette dimension perceptive, malgré la d…

Validation des modèles de connectivité issus de la théorie des graphes en utilisant des données génétiques

National audience; Modéliser la connectivité fonctionnelle des habitats est déterminant pour la conservation de la biodiversité. Les graphes paysagers, en modélisant des taches d’habitat reliées par des chemins de dispersion potentiels, permettent de quantifier la connectivité du paysage. Si cette approche semble prometteuse, sa validité écologique reste à démontrer. Tester sa validité implique de confronter des données de connectivité issues d’un graphe à des données reflétant la dispersion des individus, telles que des données génétiques. Dans cet objectif, nous avons modélisé la connectivité de l’habitat d’une espèce d’oiseau forestière, la Paruline caféiette (Setophaga plumbea), en Guad…

MobiSim : un modèle multi-agents et multi-scalaire pour simuler les mobilités urbaines

Le projet MobiSim (simulation des mobilités) vise à modéliser différentes dynamiques à différentes échelles pour simuler la complexité des mobilités quotidiennes et résidentielles, sur l'espace d'une aire urbaine. 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 prend concrètement la forme d'un programme informatique qui se base sur plusieurs modèles. Elle permet ainsi de coupler une approche centrée sur les choix et les comportements individuels à une évaluation de ces comportements sur le trafic et les déplacements quotidi…

Generating a located synthetic population: a prerequisite to agent-based urban modelling

International audience

Modéliser la ville

Ouvrage publié avec le soutien de la Direction de la recherche et de l'innovation (service de la recherche) du Commissariat général au développement durable (ministère de l'Écologie, de l'Énergie, du Développement durable et de la Mer), en liaison avec le Programme de recherche et d'innovation dans les transports terrestres - PREDIT 4; National audience; Pour de nombreux acteurs, impliqués professionnellement ou politiquement dans les problématiques de la ville et de son aménagement, il est devenu clair que la planification de l’urbanisation ne peut être déconnectée des politiques de transport : elles interagissent l’une sur l’autre et doivent être considérées ensemble, ce qui nécessite de …

Bruit et mobilités urbaines : vers une modélisation des impacts

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Validation of graph-based connectivity models using genetic data.

Modelling the functional connectivity of habitats is crucial for biodiversity conservation. By modelling potential dispersal paths among habitat patches, landscape graphs are often used to quantify landscape connectivity. While this approach seems promising, it often lacks biological validation. To ensure its ecological relevance, we assessed the ability of connectivity metrics calculated from landscape graphs to predict population genetic structure that closely reflects the dispersal of individuals, and thus functional connectivity. We modelled the habitat network of a forest bird species (Plumbeous warbler, Setophaga plumbea) in Guadeloupe using three graphs constructed either from expert…

ANALYZING THE FRACTAL BEHAVIOUR OF THE DISTRIBUTION POWER GRID IN THE CITY OF GRENOBLE-FRANCE

International audience; We analyze the fractal properties of the distribution power grid of the city of Grenoble. We introduce the scaling behavior as a useful tool to compare the fractal behavior of multiple systems. We conduct a geographical concordance analysis between the power grid and both the road network and built-up areas of the city of Grenoble. We analyze the fractal behavior of electrical properties of the distribution network.

Campagraphe

Les moyennes montagnes du Jura et de l'Auvergne sont régulièrement envahies par un rongeur prairial, le campagnol terrestre. La connectivité des surfaces de prairies étant un des facteurs favorisant cette propagation, le projet vise à utiliser une modélisation du réseau prairial fondée sur les graphes paysagers comme un guide pour expérimenter des actions de lutte sur le terrain. A partir de ces modèles, il s'agira tout d'abord de délimiter des entités fonctionnelles reposant sur la notion de synchronie, pour proposer des zonages adaptés au suivi des populations, tel qu'il est effectué par les partenaires professionnels impliqués dans la lutte contre les pullulations. Les graphes paysagers …

MobiSim, Rapport scientifique final

L'impact des formes urbaines dans la mise en place des politiques de transition énergétique : une approche par la modélisation

Rencontres Francophones Transport Mobilité 2019, Montréal, CANADA, 11-/06/2019 - 13/06/2019

Géohistoire du lien réseau/territoire en France entre 1830 et 1930 : une approche géographiquement pondérée

National audience; La question de l’établissement d’un lien entre le réseau et le territoire est une problématique d’aménagement éminemment d’actualité. Sujette à débat depuis des décennies, elle est un thème pluridisciplinaire. La littérature scientifique est abondante à propos des relations qu’entretiennent ces concepts élémentaires de la géographie théorique (Bunge, 1962) et démontre certainement la difficulté de mesurer leurs liens. Apparu dès la construction des chemins de fer au début du XIXème siècle, le rapport entre réseau et territoire a souvent été décrété de manière catégorique.

La génération d'une population synthétique localisée : un exercice préalable à la modélisation multi-agents

National audience

Morphological similarities between DBM and a microeconomic model of sprawl

JEL classification : C61; C63; D62; R21; R40; International audience; We present a model that simulates the growth of a metropolitan area on a 2D lattice. The model is dynamic and based on microeconomics. Households show preferences for nearby open spaces and neighbourhood density. They compete on the land market. They travel along a road network to access the CBD. A planner ensures the connectedness and maintenance of the road network. The spatial pattern of houses, green spaces and road network self-organises, emerging from agents individualistic decisions. We perform several simulations and vary residential preferences. Our results show morphologies and transition phases that are similar…

Optimizing the accessibility to different kinds of amenities by a new multiscale approach for sustainable urban planning

Développer des scénarios d'aménagement multi-échelles pour maîtriser l'étalement urbain

Maîtriser l'étalement urbain en recourant à la géométrie fractale

VILMODes, Ville et mobilité durables, évaluation par la simulation

Dans le contexte actuel de vulnérabilité des systèmes urbains fondés sur la mobilité automobile, il devient crucial d’anticiper les relations entre mobilité et localisation des espaces résidentiels. Sur cette question, un débat controversé s’est installé à propos des stratégies de transport et d’urbanisation. De nombreux auteurs ont pointé la périurbanisation du doigt et proposé un retour à une ville compacte et dense qui favoriserait l’utilisation des transports publics et permettrait une bonne accessibilité aux aménités, en même temps qu’elle réduirait la ségrégation sociale. D’autres auteurs ont par contre émis des doutes en montrant que la ville compacte a souvent pour corollaire un ris…

Probabilistic modelling for simulating intra-urban residential migration. Application to the question of traffic noise annoyance

International audience

MUP-CITY : une approche multi-échelle pour un développement résidentiel des nouveaux espaces urbains

Les graphes paysagers pour la modélisation et la gestion des pullulations de campagnols terrestres.

International audience; Les prairies d’Auvergne et de Franche-Comté sont régulièrement envahies par un rongeur, le campagnol terrestre. Le projet CAMPAGRAPHE vise à fournir un appui pour la mise en place d’un dispositif agro-écologique limitant sa diffusion grâce à une modélisation des réseaux de prairies.Le graphe obtenu permet de localiser des actions de terrain et orienter le suivi des populations.

Morphological similarities between DBM and an economic geography model of city growth

International audience; An urban microeconomic model of households evolving in a 2Dcellular automata allows to simulate the growth of a metropolitan area whereland is devoted to housing, road network and agricultural/green areas. Thissystem is self-organised: based on individualistic decisions of economic agentswho compete on the land market, the model generates a metropolitan area withhouses, roads, and agriculture. Several simulation are performed. The resultsshow strong similarities with physical Dieletric breackdown models (DBM). Inparticular, phase transitions in the urban morphology occur when a controlparameter reaches critical values. Population density in our model and theelectric …

Graphab 2

For some ten years, landscape graphs have been widely used for modeling ecological networks and measuring landscape connectivity from an operational perspective. A landscape graph is a set of nodes (habitat patches for a given species or group species) potentially connected by links representing the functional connectivity between each pair of nodes. With their simple design and their ecological relevance, graph-based methods can serve as a guide for planning decision-making, especially for the conservation of ecological networks. In this perspective, Graphab 2 project aims to use landscape graphs to assess the impact of transport infrastructures on the functionality of ecological networks,…