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Plus de trente cinq années de recherche en équipe, tout d’abord dans le domaine des sciences de l’ingénieur, l’hydrologie urbaine, les fractals, les sciences de la complexité, puis en sciences de l’aménagement, le projet, la centralité et enfin l’habiter, d’apprenti chercheur à responsable d’unité de recherche


Hydrologie urbaine et génie urbain

Peut être que l’enthousiasme qu’ont su me faire partager deux de mes professeurs de mathématique (enseignant la topologie) est pour beaucoup dans mon choix de m’orienter vers le recherche. Tout jeune apprenti chercheur, le directeur du laboratoire proposa à l’une de mes collègues et à moi-même, deux domaines, l’assainissement et le solaire : elle choisit le solaire, il me restait l’assainissement, un domaine qui m’était totalement inconnu et bien obscur. Que cette décision fut bonne !
Ce furent des recherches marquées par une forte visée opérationnelle, fournir aux professionnels de l’assainissement des outils de conception et de gestion des réseaux, alors que les agglomérations urbaines sont marquées par un fort développement spatial.
J’introduisis en hydrologie urbaine la géométrie non entière, la forme des réseaux s’apparentant dans certains cas à des objets fractals. Je démontrais que leur dimension peut être intégrée dans la modélisation du fonctionnement hydrologique des bassins versants. Mais ce type de modèle, certes élégant, n’a guère d’intérêt pour un usage professionnel, l’incertitude sur les données (pluie, coefficient de ruissellement, etc.) étant d’un ordre plus important que le bénéfice lié à la prise en compte de la dimension, nécessitant par ailleurs l’usage de modèles peu pratiques.
C’est au cours de ces recherches que je découvre les sciences de la complexité. Elles ne m’ont plus quitté !


reseau Lyon
Réseau d'assainissement. Lyon. 1987
Photo S. Thibault

Projet

Après une petite quinzaine d’années de recherche consacrées à l’hydrologie et le génie urbain, une nouvelle période de recherche en aménagement et urbanisme débute. Dès le départ, j’ai considéré que cette science, liée à un domaine marqué par le projet, faisant partie des sciences de la conception et non pas de l’observation ; En tant que science, l’aménagement est une science du projet en interaction avec les sciences de l’espace. Cette prise de position a fortement déterminé toutes ces années, marquées là encore par deux ou trois rencontres décisives.

Prétopologie et géotypes

Mais comprendre l’espace des sociétés est fondamental à qui veut participer à son organisation et son projet. J’argumente et tente de démontrer que pour les aires urbaines (au moins), la frontière fait centre. L’interface est l’un des éléments clés de l’organisation des espaces habités. Pour ce faire, je mobilise alors la topologie et surtout la prétopologie, une science mathématique qui nous offre des formalisations qui peuvent être mises au service de notre intelligibilité des espaces habités.

Habiter, l'Habiter

Grace à quelques amis géographes, je découvre le rôle de l’individu en société dans la fabrique de l’espace : elle est l’affaire de tous et non pas un objet modelé seulement par quelques décideurs et professionnels, un point de vue probablement issu de la modernité. Nous habitons la terre ! Nous la faisons par toutes nos pratiques ordinaires et extra ordinaires : et nous détruisons notre habitat ! Habiter par l’Habiter, voilà tout un programme de recherche.


2 tours NY
Deux tours. New York. 1981
Photo S. Thibau
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PRINCIPAUX RESULTATS


Hydrologie urbaine

Ces trois résultats découlent de l'utilisation de la géométrie fractale pour caractériser la forme des réseaux de drainage des bassins versants, travaux développés au cours des années 1980.

Résultat (1) :  Réseau fractal

La  forme d'un réseau s'apparente convenablement à une forme fractale de dimension comprise entre 1 et 2. et la relation suivante est vérifiée :
L(R)=nl(1-D)RD

Elle permet de définir sa dimension (L, longueur du réseau contenu dans la boule de rayon R centrée sur l'exutoire, D, dimension, n et l, paramètres)

(voir document)


Résultat (2) : Opérateur pluie débit

Lorsque le réseau de drainage d'un bassin versant est fractal, le fonctionnement hydrologique du bassin peut être réprésenté par le modèle suivant :

Q(t) = O(t)*Qe(t) (Q et Qe, respectivement débit de sortie et débit de pluie nette, 0, opérateur de convolution)
avec
O(t) =  (nl(1-D)/A).δ''(t)*(G(t)*R(t)D) avec δ'', dérivée seconde de la Distribution de Dirac

(voir document)


Résultat (3) : Le lag-time est proportionnel au temps de concentration
Lorsque le réseau de drainage d'un bassin versant est fractal, son lag-time (K) est la fraction suivante de son temps de concentration (Tc)

K = (D/(D+1)).Tc

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Prétopologie et géotypes Haut de page

Géotype Centre/périphérie

La centralité traite du rapport centre/périphérie, le centre étant classiquement défini en urbanisme comme le lieu de l’accumulation et de la diversité des équipements, des fonctions, des pratiques sociales, etc., à l’opposé de la périphérie, peu dotée, peu dense et peu diverse.
Nous avons pu démontrer que la localisation des centres au sein des agglomérations urbaines était corrélée avec une accessibilité combinant deux rapports de distances (routières).
Le premier porte sur la distance d’un lieu à l’ensemble de tous les lieux de l’agglomération ou d’une aire urbaine. Selon ce principe, un centre est au plus près de l’ensemble des lieux de l’ensemble de référence : conceptuellement un tel rapport correspond à la centralité géométrique, un centre d’une figure est le point le plus près de tous les autres points de la figure.
Le second porte sur la distance à quelques lieux particuliers, constituant l’interface d’une agglomération ou d’une aire urbaine, c'est-à-dire les équipements qui les mettent en rapport d’échange avec leur environnement, proche et lointain. Ce sont les portes, comme les gares, routières, aéroportuaires, maritimes, ferrées, les entrées sur rocades, sur autoroutes, etc.

Résultat (4) : Centralité et interface sont liées
Un centre d’agglomération, défini comme le lieu de la plus grande accumulation des fonctions urbaines est localisé en un lieu qui est au plus près des autres lieux de l’agglomération et au plus près de tout ou partie de ses interfaces.

Résultat (5)  : La centralité d'accessibilité est une structure
Une agglomération est une organisation polycentrale, cette polycentralité étant due à la fois à la sédimentation historique de ses centres et à la possibilité d’avoir à chaque époque la création non pas d’un mais de plusieurs centres ; D’être au plus près de tous des lieux d’une aire et au plus prêt de ses portes constituent une structure permanente en matière d’organisation des agglomérations urbaines.

(voir document)

Aujourd’hui, nous pouvons toujours définir la centralité comme traitant du rapport centre périphérie, établi sur l’opposition doté, peu doté, mais fondé non plus sur le seul principe d’accumulation de fonctions renvoyant en grande partie à la "cité marchande" mais sur toute une variété de "biens"  possibles, fondant d’autres "cités", comme la « cité écologique » par exemple.  Avec cette ouverture à d’autres « cités », la corrélation entre une meilleure accessibilité (liée au transport) et la centralité n’est peut être plus effective, si la recherche de l'accès le plus court, le plus direct, le moins "coûteux", etc., est une caractéristique de la "cité marchande".

Géotypes Lieu, agglomération, réseau
La définition des notions de lieu, d’agglomération et de réseau, notions très fortement engagées dans nos représentation de l’organisation des espaces habités, résulte d’un processus de confrontation, de juxtaposition et d’intégration de définitions partielles portées chacune d’elles par différents disciplines scientifiques, différents courants et différentes approches.
Notre contribution à la construction du sens porté par ces notions s’appuie sur la mobilisation de la prétopologie mathématique, faisant l’hypothèse que cette théorie pouvait contribuer à en apporter un éclairage particulier. Cette théorie ensembliste, de création récente (Z. Belmandt, Manuel de prétopologie et ses applications, Hermès, 1993), est fondée au départ sur l’usage d’une simple opération d’accroissement (a), n’importe laquelle, qui associe à une partie A d’un ensemble E, a(A) contenant A. a(A) qui contient A la complète par une partie de son « environnement », directement accessible à partir d’elle-même. Une partie A est dite fermée si a(A)=A. La prétopologie définit la contraction d’une partie, son intérieur, comme étant le résultat de l’accroissement du complémentaire de A dans E, i(A)=(E-aCA), intérieur inclus dans A. si A=i(A), alors A est dite ouverte.
La prétopologie est fondée sur ces deux opérations duales (extension, contraction), par l’étude ensembliste des parties de E, en adjoignant progressivement des propriétés particulières.
 
Proposition (6). Géotype lieu.
Si l’on rapporte à ce géotype un espace au sein duquel l’espacement entre toutes ses parties n’est pas significatif, mais à l’inverse, domine la proximité, une traduction possible en termes prétopologiques s’appuie sur la contigüité. Nous dirons que deux parties sont contigües si par leur accroissement, elles sont en intersection. A partir de cette définition, celle prétopologique d’un lieu peut être formulée comme suit :

E est un lieu si pour tout A et B de P(E) (ensemble des parties de E), l'intersection de a(A) avec a(B) ≠ 0
 
Chaque partie de E est en intersection avec n’importe quelle autre partie de E, par a.
 
Proposition (7). Géotype agglomération
Si l’on admet que ce type d’espace est organisé par la contigüité entre ses composants, la traduction prétopologique de cette propriété peut s’énoncer comme suit :
 
E est une agglomération si pour tout A de P(E), l'intersection de a(A) avec l'extension de son complémentaire (a(C(A)) ≠ 0
 
Aucune partie de E est séparée de son complémentaire dans E, par a.
 
Géotype réseau.

Ce géotype correspond à un ensemble qui pour la prétopologie est connexe. Cette théorie la définit de multiples façons, de la connexité forte à celle simple. Pour la forte, un ensemble est connexe (donc sans partie isolée) dès lors que la fermeture de toute partie est l’ensemble lui-même, la fermeture n’existant que pour des prétopologies particulières ; elle correspond au plus petit fermé contenant la partie.
 
Théorème (8).

Un lieu est une agglomération. Une agglomération est un réseau. L’inverse n’est pas vrai.

(voir document)
 



Habiter, l'Habiter
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Pour l’Habiter, l’habitat ne se résume pas au seul lieu de résidence, lieu d’un adressage commode. L’habitat est une écologie. Pour chacun de nous c’est un milieu constitué par les espaces que l’on fréquente, de ceux que l’on utilise peu à très fréquemment, à ceux que l’on transforme où que l’on habite tel qu’ils sont ; c’est un milieu constitué par les relations que l’on entretient avec lui.

Etudier l’Habiter c'est-à-dire comment les individus et les groupes font avec l’espace, en quoi ils sont acteurs de la fabrique de l’espace et en quoi l’espace a une composante ontologique, c’est tout d’abord interroger les modes traditionnels de conception de l’espace par les champs experts, de l’architecture à l’aménagement, pour lesquels les individus et les groupes sociaux sont encore bien souvent définis comme de simples usagers, et l’espace, une étendue qui doit être au mieux conçue pour répondre à quelques besoins. Etudier l’Habiter, ce n’est pas encore répondre à comment coupler le champ de la pratique au champ de l’expertise, si tant est qu’il faille le faire si chacun reconnaît à l’autre le droit à l’espace. Mais c’est mieux comprendre ce qu’est l’espace en tant que construit social, du simple individu aux groupes les plus outillés et ce qu’est l’espace en tant que ressource.

 Résultat (9). Etre là et pas ailleurs est le résultat d’une structure.

La production de la spatialité s’appuie sur un ensemble de facteurs plus ou moins communs à l’ensemble des personnes et non pas par un dispositif à chaque fois singulier, propre à chacun de nous. La spatialité des individus est à chaque fois singulière, sans pour autant être totalement radicalement différente de celle des autres. L’habiter est caractérisé par le principe de la complexité ; les individus sont à la fois différents et non différents les uns des autres : ils ne sont pas différents par la structure quasi commune qui engendre la production de leur spatialité, ils sont différents par les spatialités produites, liées à des contextes géographiques, familiaux, culturels, économiques, plus ou moins spécifiques. Cette structure est un opérateur composé par les évènements qui organisent les grands moments de la vie des individus en société, les passages d’un âge de la vie à un autre âge, d’une tranche de vie à une autre, sachant que nombre de ces transitions est commun à l’ensemble des individus. Ce sont principalement à ces moments que les individus prennent place dans l’espace à partir de la mise en œuvre du rapprochement et de l’éloignement par rapport aux autres.

Nos recherches développées (en équipe) ont permis d’établir une première trame de cette structure qui est fondée sur les changements qui organisent la vie de tout un chacun, dès lors que la spatialité est référencée au lieu de résidence des individus sans qu’elle soit réduite à ce seul lieu.


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Projet

Le projet est l’une des trois grandes modalités de l’action qui vise à produire une réponse à une sollicitation, l’action spontanée, l’action programmée, l’action projetée. Avec l’action projetée, la réponse fait l’objet d’une conception particulière, par la réalisation d’un modèle de ce qui devrait être. Le projet processus est alors une organisation fondée sur les interrelations entre quatre composants principaux, la programmation traduisant la sollicitation, la conception d’une réponse, la réalisation de cette dernière, puis l’usage de l’œuvre réalisée. L’action programmée correspond à la réalisation d’une réponse par reproduction d’une déjà formulée et qui semble pertinente par rapport à la sollicitation. Avec l’action spontanée, la réponse est première, sans être conçue antérieurement par quelques schémas à sa réalisation. Dans le domaine des arts, l’écriture automatique, une partie de la peinture gestuelle contemporaine, illustrent ce mode de l’action qui correspond à un antiprojet.
Plurimillénaire en aménagement, l'action projetée est appelé à perdurer dès lors que se maintient le principe de la commande.

Le projet est un processus et un résultat. Le processus est à la fois organisant et organisé. Organisant, il se caractérise par l’organisation des acteurs qui seront engagés dans le processus projet et celle des activités de cet ensemble. Ainsi organisé ou auto organisé, le processus conduit à la conception d’un projet résultat.

La théorie du projet porte plus sur le processus projet, espérant qu’en la matière quelques régularités existent à un certain niveau de description. Du côté du projet résultat, la diversité des domaines d’intervention, de l’habitat à la renaturation des espaces, la diversité des formes de réponses, interdisent probablement la détermination de quelques régularités.

Aujpurd'hui, une théorie du projet processus est enseignable, grâce aux éléments à ce jour  établis. Non pas objet simple, le projet processus est un complexe qui se nourrit de la pluralité de ses acteurs, de la maîtrise d’Ouvrage aux riverains du projet, de la récursivité de ses phases et des interactions entre innovation, planification et opération. .

Résultat (10)

Nous avons pu montrer à partir d’observations portant sur un ensemble de productions professionnelles et en incluant les définitions procédurales, quel que soit son type,

le projet est défini par

  • quatre types majeurs, les projets d'innovation et de recherche, ceux de planification, ceux pré opérationnels, les projets opérationnels
  • les phases majeures du modèle systémique de la décision
  • une structure de phases du type pré ordre
(voir document)


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    DOCTORATS


    Doctorat d'Etat ès sciences physiques, spécialité génie urbain, INSA de Lyon

    “ Modélisation morpho-fonctionnelle des réseaux d'assainissement urbain à l'aide du concept de dimension fractale ”, 1987

     Doctorat ingénieur génie civil et urbanisme, INSA de Lyon
    “ Eléments pour une phénoménologie en hydrologie urbaine", 1979

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