MN - Modèles Numériques

Calibrage et valIdation de modèles Transport – usagE des Sols – CITiES

Calibrage et validation de modèles pour la planification urbaine

Calibrage et validation de modèles intégrés transport usage du sol pour la planification urbaine

Promouvoir l’utilisation de modèles intégrés transport usage du sol pour la conception et l’évaluation de politiques de transport et d’aménagement

Dans un contexte associant changement climatique, raréfaction des ressources fossiles et faible croissance économique, faire la ville durable est devenu un enjeu majeur. Au vu de la complexité des villes modernes, la conception de telles politiques ne saurait s’appuyer exclusivement sur des dires d’expert. Ceci est particulièrement vrai dans le cas de projets de transport ou d’aménagement, du fait des interactions entre système de transport et système d’usage du sol. Des mesures ou projets paraissant de bon sens à première vue peuvent in fine avoir des effets indésirables du fait de ces interactions difficiles à appréhender sans recourir à des simulations numériques. Dans ce sens, les modèles intégrés transport usage du sol (LUTI pour Land Use Transport Integrated) constituent des outils précieux d’aide à la décision pour la planification de projet de transports ou d’aménagement. Pourtant, les collectivités locales et agences d’urbanisme se saisissent peu de ces modèles. Ceci peut s’expliquer en premier lieu par la difficulté à calibrer un modèle LUTI, et en second lieu par un manque de confiance dans les résultats du modèle, fait état de l’absence de procédure de validation suffisamment claire et bien établie. <br />Notre projet vise à promouvoir l’utilisation de modèles LUTI pour la conception et l’évaluation de politiques de transport et d’aménagement, en cherchant à résoudre les deux difficultés susmentionnées.

Pour atteindre nos objectifs, nous allons : (a) définir une méthodologie de calibration et développer des algorithmes adéquats et efficaces pour faciliter l’estimation des paramètres d’un modèle LUTI ; (b) définir une méthodologie de validation, dans les deux sens historique et économique, et développer les algorithmes correspondants. Dans les deux cas, l’analyse des incertitudes pouvant émerger des données ou des équations sous-jacentes, la quantification de leur propagation dans le modèle, et la conduite d’une analyse de sensibilité pour déterminer la pertinence des diverses entrées du modèle auront une importance majeure.
Les méthodologies mises en place sont testées sur trois modèles LUTI : Tranus, UrbanSim et Pirandello. Ceux-ci sont représentatifs des modèles LUTI actuels, avec deux modèles d’équilibre et un modèle de microsimulation. TRANUS et UrbanSim sont les deux modèles les plus répandus dans le monde, et sont Open Source, tandis que PIRANDELLO est l’unique modèle français qui soit opérationnel. Les aires d'études sont la région de Grenoble pour TRANUS, l’aire urbaine de Lyon pour UrbanSim et l’Île-de-France pour PIRANDELLO.
Le consortium vise également la diffusion des modèles LUTI par des échanges avec les décideurs et les utilisateurs finaux, sous la forme d’ateliers ou de rencontres d’information.
En sus des difficultés liées aux questions scientifiques posées par le projet, un autre problème se posant est la quantité de données nécessaires pour mener les étapes de calibration et de validation. L’acquisition et le traitement des données constitueront donc une tâche en soi.

Les résultats seront présentés ultérieurement (le projet ayant démarré en janvier 2013)

Les perspectives seront présentés ultérieurement, plutôt à la fin du projet qui est prévue en 2016.

Les Productions scientifiques seront présentés au fil de l'eau... Pas encore de publications (le projet ayant démarré en janvier 2013).

Dans un contexte associant changement climatique, raréfaction des ressources fossiles et faible croissance économique, faire la ville durable est devenu un enjeu majeur. Au vu de la complexité des villes modernes, la conception de telles politiques ne saurait s’appuyer exclusivement sur des dires d’expert. Ceci est particulièrement vrai dans le cas de projets de transport ou d’aménagement, du fait des interactions entre système de transport et système d’usage du sol. Des mesures ou projets paraissant de bon sens à première vue peuvent in fine avoir des effets indésirables du fait de ces interactions difficiles à appréhender sans recourir à des simulations numériques. Dans ce sens, les modèles intégrés transport usage du sol (LUTI pour Land Use Transport Integrated) constituent des outils précieux d’aide à la décision pour la planification de projet de transports ou d’aménagement. Pourtant, les collectivités locales et agences d’urbanisme se saisissent peu de ces modèles. Ceci peut s’expliquer en premier lieu par la difficulté à calibrer un modèle LUTI, et en second lieu par un manque de confiance dans les résultats du modèle, fait état de l’absence de procédure de validation suffisamment claire et bien établie.
Notre proposition vise à promouvoir l’utilisation de modèles LUTI pour la conception et l’évaluation de politiques de transport et d’aménagement, en cherchant à résoudre les deux difficultés susmentionnées. Ceci implique de : (a) définir une méthodologie de calibration et développer des algorithmes adéquats et efficaces pour faciliter l’estimation des paramètres d’un modèle LUTI ; (b) définir une méthodologie de validation, dans les deux sens historique et économique, et de développer les algorithmes correspondants. Dans les deux cas, l’analyse des incertitudes pouvant émerger des données ou des équations sous-jacentes, la quantification de leur propagation dans le modèle, et la conduite d’une analyse de sensibilité pour déterminer la pertinence des diverses entrées du modèle auront une importance majeure.
Les méthodologies mises en place seront testées sur trois modèles LUTI: Tranus, UrbanSim et Pirandello. Ceux-ci sont représentatifs des modèles LUTI actuels, avec deux modèles d’équilibre et un modèle de microsimulation. TRANUS et UrbanSim sont les deux modèles les plus répandus dans le monde, et sont Open Source, tandis que PIRANDELLO est l’unique modèle français qui soit opérationnel. Les aires d'études sont la région de Grenoble pour TRANUS, l’aire urbaine de Lyon pour UrbanSim et l’Île-de-France pour PIRANDELLO.
Le consortium vise également la diffusion des modèles LUTI par des échanges avec les décideurs et les utilisateurs finaux, sous la forme d’ateliers ou de rencontres d’information.
En sus des difficultés liées aux questions scientifiques posées par le projet, un autre problème se posant est la quantité de données nécessaires pour mener les étapes de calibration et de validation. L’acquisition et le traitement des données constitueront donc une tâche en soi.
Pour mener à bien le projet CITiES, le consortium pourra s’appuyer sur deux points forts:
• la constitution d’un panel inédit à ce jour rassemblant experts en modélisation urbaine, aménagement, mathématiques et informatique, ce rassemblement étant la pierre angulaire dans le développement de méthodes innovantes de calibration, validation et de gestion des incertitudes pour les modèles LUTI ;
• l’expérience importante de la plupart des partenaires en modélisation LUTI.
L’association de l’IAU îdF et de l’AURG au projet fait également pleinement sens, du fait des besoins en termes de données comme du souci d’échanger avec les utilisateurs finaux des modèles LUTI.
Si le caractère pluridisciplinaire du projet est clairement un atout, il pourrait également représenter un obstacle concernant la communication au sein de l’équipe projet. Un soin attentif sera porté à la bonne compréhension mutuelle entre les différentes communautés impliquées dans le projet.

Coordinateur du projet

Inria Equipes STEEP et MOISE (Laboratoire public)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

Inria Equipes STEEP et MOISE
Institut du Développement Durable et des Relations Internationales
PIRANDELLO INGENIERIE
Laboratoire Ville Mobilité Transport (UMR T 9403)
Institut d'Aménagement et d'Urbanisme
Institut Français des Sciences et des Technologies des Transports, de l’Aménagement, et des Réseaux
Institut de Recherche sur les Transports, l'Energie et la Société / Laboratoire Systèmes et Transports
Laboratoire d'Economie des Transports

Aide de l'ANR 930 657 euros
Début et durée du projet scientifique : décembre 2012 - 42 Mois

Liens utiles