Evolution des systèmes urbains : une approche physique

Evolution of urban systems : a physical approach

• Auteur / Autrice : Giulia Carra
• Direction : Marc Barthélemy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 12/09/2017
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique en Île-de-France (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de physique théorique (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1982-....)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Marc Luck
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Marc Luck, Alain Barrat, Paolo Veneri, Julie Le Gallo, Thomas Louail
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Alain Barrat, Renaud Lambiotte

Mots clés

Mots clés contrôlés

Analyse des données

Croissance urbaine

Physique statistique

Systèmes complexes

Mots clés libres

Systemes complexes

Physique statistique

Villes

Complex systems

Statistical physics

Cities

Résumé

Plus de 50% de la population mondiale vit dans des zones urbaines et cette proportion devrait augmenter dans les prochaines décennies. Comprendre ce qui régit l'évolution des systèmes urbains est donc devenu d'une importance fondamentale. Ce renouveau d'intérêt combiné avec la disponibilité de données à grande échelle, permet d'entrevoir l'avènement d'une nouvelle science des villes, interdisciplinaire et basée sur les données.Des études récentes ont montré l'existence de régularités statistiques et de lois d'échelle pour plusieurs indicateurs socio-économiques, tels que la consommation d'essence, la distance moyenne parcourue quotidiennement, le cout des infrastructures, etc. Malgré plusieurs tentatives récentes, la compréhension théorique de ces résultats observés empiriquement demeure très partielle.Le but de cette thèse est d'obtenir une modélisation simplifiée, hors-équilibre de la croissance urbaine, en s'appuyant sur un petit nombre de mécanismesimportants et qui fournit des prédictions quantitatives en accord avec lesdonnées empiriques. Pour cela, nous nous inspirerons des études en géographiequantitative et en économie spatiale et nous revisiterons certains de ces anciens modèles avec une nouvelle approche intégrant les outils et concepts de la physique.

More than 50 % of the world population lives in urban areas and this proportion is expected to increase in the coming decades. Understanding what governs the evolution of urban systems has thus become of paramount importance.This renewed interest combined with the availability of large-scale data, allows a glimpse into the dawn of a new science of cities, interdisciplinary and based on data.Recent studies have shown the existence of statistical regularities and scaling laws for several socio-economic indicators such as fuel consumption, average commuting distance, cost of infrastructure, etc., and despite several recent attempts, the theoretical understanding of these results empirically observed remains very partial. The purpose of this thesis is to obtain a simplified, out of equilibrium model of urban growth, based on a small number of important mechanisms and which provides quantitative predictions in agreement with empirical data. For this, we will draw on studies in quantitative geography and spatial economy and we will revisit some of these old models with a new approach that integrates the tools and concepts of physics.