3.2.2. Description de l’architecture et du fonctionnement d’URBANSIM

URBANSIM est plus qu’un modèle ; il constitue une plate-forme de simulation urbaine.

Il a une structure modulaire, étant composé de plusieurs modules, qui modélisent les choix des ménages, des entreprises, des développeurs immobiliers et des aménageurs, qui interagissent tous sur le marché immobilier (figure n° 13).

Source : http:// www.urbansim.org

• Module d’accessibilité – calcule chaque année, à l’aide de la matrice issue du modèle de trafic et des données d’occupation du sol, l’attractivité de chaque zone, à partir des variables suivantes : le volume d’activité (par exemple, nombre d’emplois ou de surfaces commerciales), l’accessibilité de la zone destination à partir de la zone origine (calculée par le modèle de trafic) et le nombre total de zones. Cela permet ensuite de créer des indicateurs d’accessibilité qui seront utilisés dans les modules de choix de localisation.
• Module de transition économique – les prévisions agrégées (macroéconomiques) de l’activité et de l’emploi par secteur sont exogènes à URBANSIM. Ces prévisions sont intégrées dans le module de transition économique pour calculer le taux de croissance de l’emploi par secteur et ainsi créer ou détruire des emplois. Les emplois créés sont placés dans la base de données en attente d’affectation par le module de localisation.
• Module de transition démographique – détermine les changements de la distribution des ménages, par type (qui sont le résultat des mécanismes complexes comme la natalité, la mortalité, etc.). Pour déterminer ces changements, URBANSIM utilise, comme pour le module précédent, des données exogènes. Les ménages créés sont placés dans une base de données, en attente de localisation, et l’espace libéré par les ménages détruits est rendu disponible. Remarque : URBANSIM considère comme agent le ménage et non pas l’individu, et prend en compte des caractéristiques des ménages (nombre d’actifs, nombre d’enfants, etc.).
• Module de mobilité de l’emploi – l’unité d’analyse est l’emploi individuel et non pas l’entreprise. Le module détermine la probabilité que chaque emploi soit déplacé d’une zone à l’autre à l’issue d’une année. Les emplois ainsi déplacés seront relocalisés par le module de localisation des activités. Le choix de mobilité est considéré comme indépendant du choix de localisation. L’ensemble des emplois déplacés est déterminé par tirage aléatoire dans l’ensemble total des emplois, à l’aide du taux de mobilité exogène du secteur.
• Module de mobilité des ménages – la décision de mobilité des ménages est déterminée de la même manière que pour les emplois. Des taux exogènes de mobilité par type de ménage sont introduits, à partir des données démographiques.
• Module de localisation de l’emploi – calcule la probabilité qu’un emploi nouveau (créé dans le module de transition économique) ou relocalisé (par le module de mobilité économique) soit localisé dans une zone donnée. L’espace disponible pour l’emploi dans chaque zone dépend de l’espace non résidentiel, du taux d’utilisation de l’espace et du nombre de logements, par type de zone urbaine. L’ensemble des variables pouvant influencer le choix de localisation (accessibilité, âge des immeubles, densité des infrastructures, prix, etc.) est introduit dans un modèle logit multinomial (éventuellement, un par secteur d’activité) afin de déterminer la probabilité qu’un emploi placé aléatoirement dans une file d’attente se localise à un endroit donné.
• Module de localisation des ménages – grâce à un modèle logit multinomial (régression logistique multinomiale), prédit la probabilité qu’un ménage nouveau ou déplacé se localise dans une zone donnée. Il est possible de considérer différents types de ménages (selon le revenu, le nombre d’enfants, la CSP, etc.), ou spécifier un seul modèle dans lequel ces variables interagissent avec les caractéristiques des logements (approche utilisée par URBANSIM). Parmi les caractéristiques des zones qui pourraient être utilisées comme variables explicatives du modèle, on a : le coût du terrain, la densité urbaine, le revenu moyen, les caractéristiques des logements et de l’environnement, indicateurs d’accessibilité (coûts généralisés, niveau de desserte de la zone en TC). On pourra introduire des caractéristiques du ménage au moment du déménagement.
• Module de développement immobilier ou urbain – détermine la probabilité de réalisation de programmes immobiliers (de création ou réhabilitation). En fonction du rapport entre espaces non résidentiels et espaces habités, chaque zone appartient à un type de développement urbain donné. Le module estime, à l’aide d’un modèle logit multinomial, la probabilité qu’une zone modifie son type, changement qui est ensuite déterminé par un tirage aléatoire. Les variables explicatives du modèle logit pourraient être : le programme de développement en cours (POS), caractéristiques urbaines, maillage routier, espaces verts, accessibilités, taux de surfaces résidentielles, prix du logement, etc.
• Module du prix du terrain – simule le prix foncier pour chaque zone, en fonction de ses caractéristiques. Ces prix expliquent en partie les choix de localisation des entreprises et des ménages. Le prix du terrain est déterminé par une approche en termes de prix hédoniques. La régression hédonique utilise des variables actualisées par les différents modules. Les caractéristiques entrant dans l’équation de régression linéaire multiple peuvent être : type de zone, accessibilité et desserte, maillage, densité, conditions du marché. Les prix sont actualisés annuellement et utilisés comme référence pour l’année suivante.
• Module d’export de données – permet le regroupement, l’agrégation et l’export des résultats dans des fichiers externes destinés à l’analyse et à l’importation dans un SIG
• Module coordinateur – gère les différents composants individuels et les entrées-sorties

La logique de fonctionnement d’URBANSIM (figure n° 14) suppose l’utilisation en entrée des données suivantes :

• Les données de l’année initiale – décrivent la situation des ménages, des emplois et l’occupation du sol. Les données sur les ménages et les emplois sont complètement désagrégées, c'est-à-dire qu’on a autant d’enregistrements qu’il y a de ménages (ou d’emplois) dans l’aire urbaine.
• Les sorties du modèle de trafic : accessibilité, matrices de temps généralisés de parcours par mode, utilités
• Les paramètres des différents modules – à estimer à partir de données désagrégées, avec un logiciel externe d’économétrie. Il s’agit des taux de transition démographique et économique, des taux de relocalisation des ménages et des emplois, des coefficients de régression linéaire du modèle hédonique du prix immobilier, et des coefficients des régressions logistiques des modèles de choix de localisation et de développement urbain. Pour estimer ces coefficients, il est nécessaire de construire des bases de données de calage, à partir de sources comme l’Enquête Logement, le RGP, des données sur l’immobilier et le foncier, sur l’occupation du sol, etc.
• Les constantes
• Les données de prévisions macroéconomiques
• Les scénarios de politiques d’urbanisation (tenant compte des schémas d’aménagement locaux)
• Il est possible d’entrer des événements spécifiques,

et la fourniture, en sortie, de la nouvelle distribution spatiale des ménages et des emplois, qui doit produire les nouvelles matrices O-D pour alimenter le modèle de trafic.

Source : http://www.urbansim.org

Pour assurer l’échange de données entre URBANSIM et le modèle de trafic, il faut construire un module d’interface, qui va automatiser le processus itératif décrit par les étapes suivantes :

• extraction des données depuis la base de données d’URBANSIM
• transformation de ces données dans le format requis par le modèle de trafic
• exécution du modèle de trafic
• extraction des logsommes et des temps généralisés depuis le modèle de trafic
• importation de ces sorties dans la base de données d’URBANSIM
• exécution annuelle d’URBANSIM

Comme remarque importante sur cet échange de données, il faut noter qu’URBANSIM considère comme unité d’analyse le ménage, tandis que le modèle de trafic prend comme unité la personne.