Les «empreintes digitales» urbaines révèlent enfin les similitudes (et les différences) entre les villes américaines et européennes

Voyagez dans n'importe quelle ville européenne et il est probable qu'elle aura une apparence et une sensation sensiblement différentes des villes américaines modernes telles que Los Angeles, San Diego ou Miami.

Les raisons sont nombreuses. La plupart des villes européennes plus anciennes ont connu une croissance organique, généralement avant l'avènement des voitures, le tracé de leurs routes étant largement déterminé par des facteurs tels que la géographie locale. En revanche, la croissance de nombreuses villes américaines s'est produite après le développement des voitures et leur tracé routier a souvent été planifié de manière centralisée à l'aide de grilles géométriques.

Mais alors que les différences sont flagrantes pour tout observateur humain, personne n'a réussi à trouver un moyen objectif de saisir la différence. Aujourd'hui, cela change grâce aux travaux de Rémi Louf et Marc Barthelemy à l'Institut de Physique Théorique à environ 20 kilomètres au sud de Paris. Ils ont trouvé un moyen de capturer l'empreinte unique du tracé des routes d'une ville et de fournir un moyen de classer et de comparer pour la première fois les tracés uniques des villes du monde entier.

Louf et Barthelemy ont commencé par télécharger les tracés routiers d'OpenStreetMap pour 131 villes de tous les continents autres que l'Antarctique. Une façon objective d'évaluer le tracé routier est de le considérer comme un réseau dans lequel les nœuds sont des jonctions et les segments routiers sont les liens entre les deux. .

Le problème avec cette méthode est que les réseaux de la plupart des villes s'avèrent remarquablement similaires. C'est parce que la topologie capture la connectivité d'une ville mais rien sur l'échelle ou la géométrie de la disposition. C'est l'échelle et la géométrie de la disposition qui semblent être la différence cruciale entre les villes que les humains reconnaissent.

La percée de Louf et Barthelemy a été de trouver un moyen de capturer cette différence. Au lieu d'examiner le tracé de la route, ils regardent les formes des espaces délimités par les routes. En d'autres termes, ils analysent la taille et la forme des pâtés de maisons.

Dans une ville basée sur une grille, ces blocs seront pour la plupart carrés ou rectangulaires. Mais lorsque le tracé des rues est moins régulier, ces blocs peuvent être une variété de polygones.

Capturer la géométrie des pâtés de maisons est délicat. Cependant, Louf et Barthelemy le font en utilisant le rapport de la surface d'un bloc à la surface d'un cercle qui l'entoure. Cette quantité est toujours inférieure à 1 et plus sa valeur est petite, plus la forme est exotique et étendue. Les chercheurs tracent ensuite la distribution des formes de blocs pour une ville donnée.

Mais cette distribution de forme en elle-même ne suffit pas à rendre compte des similitudes visuelles et des différences entre les modèles de rue. Louf et Barthelemy soulignent que New York et Tokyo partagent des distributions de formes similaires, mais la similitude visuelle entre les dispositions de ces villes est loin d'être évidente.

En effet, les blocs peuvent avoir des formes similaires mais des zones très différentes. Si deux villes ont des blocs de la même forme dans la même proportion mais avec des zones totalement différentes, elles auront un aspect différent, disent-ils.

Ainsi, la mesure cruciale qui caractérise une ville combine à la fois la forme des îlots et leur superficie. Pour l'afficher, Louf et Barthelemy arrangent les blocs selon leur surface le long de l'axe Y et leur rapport de forme le long de l'axe X. Le tracé qui en résulte est l'empreinte digitale unique qui caractérise chaque ville.

Lorsqu'ils ont fait cela pour chacune des 131 villes pour lesquelles ils disposaient de données, ils ont découvert que les villes se répartissaient en quatre types principaux (voir le schéma ci-dessus). La première catégorie contient une seule ville, Buenos Aires en Argentine, qui est entièrement différente de toutes les autres villes de la base de données. Ses blocs sont tous des carrés de taille moyenne et des rectangles réguliers.

Un exemple du deuxième groupe est Athènes en Grèce. Ces villes sont composées pour la plupart de petits blocs avec une large distribution de formes.

La plupart des villes étudiées par Louf et Barthelemy appartiennent au troisième groupe. Comme le deuxième groupe, les blocs dans les villes ont une large distribution de formes. Cependant, ils ont tendance à être plus grands que les blocs d'Athènes.

Ce troisième groupe contient plusieurs sous-groupes. L'une d'elles contient 68 % de toutes les villes américaines étudiées par Louf et Barthélémy. En revanche, toutes les villes européennes, à l'exception d'Athènes, appartiennent à un autre sous-groupe. Ce sous-groupe européen comprend également Boston, Washington, Portland, Pittsburgh, Cincinnati et Baltimore, qui ont une saveur européenne.

Il existe un dernier groupe, représenté par Mogadiscio en Somalie, composé presque entièrement de petits blocs de forme carrée avec une pincée de petits rectangles.

Louf et Barthelemy vont ensuite plus loin et étudient la différence entre les quartiers d'une ville, qui peuvent avoir des styles radicalement différents. Un exemple frappant en est le quartier de l'Eixample à Barcelone, très différent des autres parties de la ville.

À titre d'exemple, les chercheurs ont mesuré les empreintes digitales uniques des arrondissements de New York : le Bronx, Brooklyn, Manhattan, le Queens et Staten Island. Ils disent que Staten Island et le Bronx ont des empreintes similaires. Manhattan a une empreinte unique basée sur une structure en grille dominée par deux types de rectangles. Brooklyn et le Queens ont également des signatures uniques reflétant la forme des rectangles qui composent leur structure en forme de grille.

Une limite de cette approche est la façon dont les quartiers eux-mêmes sont définis, généralement comme des districts administratifs plutôt que comme des districts architecturaux. Louf et Barthelemy disent qu'une piste intéressante pour les recherches futures serait de trouver un moyen de déterminer les limites des quartiers en fonction de leur classification d'aménagement.

La possibilité de classer les villes de cette manière sera une sorte de révélation pour les voyageurs qui ont depuis longtemps remarqué les similitudes visuelles et les différences entre les villes du monde entier. L'impossibilité de classer ces associations a toujours été une sorte de gêne pour les urbanistes.

Maintenant que c'est possible, les applications sont nombreuses. Par exemple, cela donne aux urbanistes un moyen de comparer leurs conceptions aux villes et quartiers existants. Un urbaniste souhaitant reproduire la structure du quartier de San Francisco tout en évitant la structure de Kansas City, dispose désormais d'un moyen d'évaluer objectivement les conceptions futures. De même, toute personne souhaitant déménager dans un quartier similaire à celui qu'elle aime déjà a désormais un moyen de comparer et d'évaluer ses options.

Cela peut également permettre d'autres types de sciences urbaines. Une approche intéressante pourrait consister à rechercher des corrélations entre la criminalité et certains types d'aménagement de quartier.

Il y a clairement beaucoup de plaisir à avoir avec la discipline émergente des sciences de la ville dans les prochaines années.

Réf : arxiv.org/abs/1410.2094 : Une typologie des modèles de rue

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