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L’urbanisme
Naissance de l’urbanisme moderne et applications pratiques
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Table des matières
1 Introduction
1.1 Contexte général
1.2 Objectifs et contributions de cette thèse
1.2.1 Objectifs
1.2.2 Contributions
1.3 Plan de la thèse
I Contexte
2 Urbanisme
2.1 Qu’est-ce qu’une ville ?
2.2 La ville perçue comme une entité vivante
2.3 De la ville à l’aire urbaine
2.4 L’urbanisme
2.5 Naissance de l’urbanisme moderne et applications pratiques
2.6 Conséquences des politiques successives
2.7 Théories urbaines après l’urbanisme moderne
2.8 Formes et structures de la ville contemporaine
2.9 Conclusion
3 Développement durable
3.1 Enjeux d’un développement soutenable sur le long terme
3.2 Dimensions urbaines du développement durable
3.3 Enjeux à l’export du savoir-faire français en matière de ville durable
3.4 La voiture au cœur d’une nouvelle révolution industrielle ?
3.5 Utopies
3.5.1 Une « Utopie Concrète » pour Paris
3.5.2 La « Ville Creuse » : un exemple de ville idéale
3.6 Conclusion
4 Cadre méthodologique et problématique
4.1 Synthèse des éléments contextuels
4.1.1 Articulations entre urbanisme et développement durable
4.1.2 Un champ d’application moteur de la recherche théorique
4.2 Le cadre méthodologique
4.2.1 Un carroyage symbolique régulier
4.2.2 L’îlot comme unité de travail
4.2.3 Résolution optimale et résolution interactive
4.2.4 Positionnement de la PPU par rapport aux plateformes de conception urbaine existantes
4.3 Problématique
4.3.1 Proposer un modèle de pré-programmation urbaine
4.3.2 Rechercher une bonne organisation spatiale de la ville à partir du modèle de PPU dans un contexte batch ou interactif
4.3.3 Imaginer une interaction avec l’utilisateur capable de maintenir la cohérence globale d’une solution
4.4 Méthode générale de travail
4.5 Conclusion
II État de l’art
5 Problèmes d’optimisation combinatoire sous contraintes
5.1 Caractéristiques des problèmes combinatoires
5.1.1 Problème d’optimisation combinatoire
5.1.2 Complexité
5.1.3 Problèmes de satisfaction de contraintes
5.1.4 Problèmes d’optimisation sous contraintes
5.1.5 Problèmes d’optimisation dynamique sous contraintes
5.2 Résolution des problèmes d’optimisation combinatoire
5.2.1 Panorama des méthodes complètes
5.2.2 Panorama des méthodes incomplètes
5.3 Discussion sur le choix d’une méthode de résolution
5.4 Programmation par contraintes
5.4.1 Principes de la PPC
5.4.2 Complément sur les contraintes
5.4.3 Résolution des DCSP
5.4.4 Résolution des CSOP
5.4.5 Conclusion
5.5 Heuristiques de construction (approchées)
5.5.1 Algorithmes gloutons
5.5.2 Algorithmes gloutons aléatoires
5.5.3 Conclusion
5.6 Métaheuristiques à base de voisinages
5.6.1 Généralités sur les métaheuristiques
5.6.2 Métaheuristiques de voisinage
5.6.3 Concepts communs aux métaheuristiques de RL
5.6.4 Méthodes de descente (Simple Improvement-based Local Search)
5.6.5 Mécanismes d’intensification et de diversification
5.6.6 Recherche Locale Itérée (Iterated Local Search, ILS)
5.6.7 Recuit Simulé (Simulated Annealing, SA)
5.6.8 Recherche Tabou (Tabu Search, TS)
5.6.9 Adaptive Search (AS)
5.6.10 Autres métaheuristiques obtenues par recombinaison de méthodes simples
5.6.11 Conclusion
5.7 Métaheuristiques parallèles (à base de voisinage)
5.7.1 Évaluation concurrente des voisins
5.7.2 Décomposition de domaine
5.7.3 Recherche multiple
5.7.4 Conclusion
5.8 Environnements logiciel et cadre générique
5.8.1 Les origines
5.8.2 Bibliothèques et frameworks
5.9 Conclusion
6 Systèmes interactifs d’aide à la décision
6.1 Aide à la décision
6.1.1 Décision
6.1.2 Processus de décision
6.1.3 Aide à la décision
6.1.4 Systèmes Interactifs d’Aide à la décision
6.1.5 Classification des SIAD au niveau utilisateur
6.2 Résolution temps réel
6.2.1 Algorithme anytime
6.2.2 Méthodes de résolution adaptées au contexte de décision temps réel
6.2.3 Contribution du parallélisme
6.3 Principe de maintien de solution dans un système dynamique
6.3.1 Besoins utilisateurs
6.3.2 Réparation de la solution précédente
6.4 Conclusion
7 Modélisation urbaine
7.1 Représentations historiques de la ville
7.1.1 Les modèles d’économie spatiale
7.1.2 Les modèles de l’écologie urbaine
7.1.3 Les modèles d’interaction spatiale
7.2 Vers une approche systémique et individu-centrée
7.3 La modélisation LUTI
7.4 Trois modèles urbains passés au crible
7.4.1 Le projet UrbanSim
7.4.2 Le projet GeOpenSim
7.4.3 CommunityViz
7.5 Les problèmes de positionnement
7.5.1 Cadre général d’un problème de positionnement
7.5.2 Problème d’affectation quadratique (Quadratic Assignation Problem, QAP)
7.6 Conclusion
III Contributions
8 Modèle
8.1 Introduction
8.2 Modèle urbain de pré-programmation durable
8.2.1 Modèle urbain
8.3 Modèle de contrainte pour le problème d’aménagement urbain
8.3.1 Représentation de la ville par une grille
8.3.2 Contraintes générales
8.3.3 Contraintes spécifiques
8.4 Conclusion
9 Résolution initiale basée sur Adaptive Search
9.1 Choix d’une méthode de résolution
9.2 Configuration initiale
9.2.1 Initialisation aléatoire
9.2.2 Initialisation gloutonne aléatoire
9.3 Algorithme séquentiel
9.3.1 Cache de données et calcul incrémental
9.3.2 Liste des candidats bannis
9.3.3 Mode multi-candidats
9.3.4 Mode multi-permutations
9.4 Version distribuée de l’algorithme
9.4.1 Caractéristiques liées au fonctionnement de la version distribuée
9.4.2 Compléments intégrés au modèle
9.4.3 Protocoles distribués
9.5 Conclusion
10 Mode interactif
10.1 Principes retenus
10.2 Présentation des composants impliqués dans l’interaction
10.2.1 Gestionnaire de messages
10.2.2 Dispositif tactile
10.2.3 Solveur interactif
10.3 Gestion des scénarios
10.4 Paramétrage du comportement interactif
10.4.1 Comportement de saisie
10.4.2 Administration distante du solveur
10.4.3 Mode de fonctionnement autonome
10.4.4 Administration des composants graphiques de retour
10.4.5 Réglage du poids de chaque contrainte
10.4.6 Taille de chaque cellule
10.5 Manipulations directes sur la grille
10.5.1 Déplacer une forme urbaine ou un ensemble de formes urbaines
10.5.2 Verrouiller ou déverrouiller des cellules à la demande
10.6 Retours visuels
10.6.1 Carte de chaleur
10.6.2 Historique d’évolution des coûts
10.7 Vidéo d’accompagnement
10.8 Conclusion
11 Expérimentations
11.1 Méthodologie
11.1.1 Versions incrémentales de nos prototypes
11.1.2 Jeux de données
11.1.3 Paramètres de configuration
11.1.4 Implémentation et déploiement
11.2 Tableau de bord
11.2.1 Mode opératoire
11.2.2 Variation des coûts
11.2.3 Répartition des coûts par contrainte
11.2.4 Répartition des temps de calcul par contrainte
11.2.5 Paysage des gains lié à chaque candidat sélectionné
11.2.6 Comparaison des performances entre différentes versions de l’algorithme de résolution
11.3 Expérimentations liées à la résolution initiale
11.3.1 Comparaison entre les principales versions et modes de fonctionnement
11.3.2 Évaluation des protocoles 1 et 4 de la version distribuée
11.4 Retour des urbanistes
11.4.1 Évaluation des solutions initiales
11.4.2 Évaluation du mode interactif
11.5 Conclusion
IV Conclusion
12 Conclusion générale et perspectives
12.1 Conclusion générale
12.2 Perspectives de recherche
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