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L'analyse fractale : un outil d'écologie industrielle

Guillemette, Pierre-Alexandre (2016). L'analyse fractale : un outil d'écologie industrielle. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

La recherche d'une société plus soutenable est un exercice complexe qui demande un changement de paradigme dans toutes les sphères de la société. La compréhension et le développement de nouvelles organisations spatiales des systèmes urbains sont un axe majeur de la transition vers un monde plus soutenable. La complexification des systèmes urbains par une densification et une approche multifonctionnelle est considérée comme un élément important du développement de villes plus soutenables. La nature géométrique complexe, non euclidienne des villes vient toutefois généralement limiter les capacités d’optimisation spatiale de ces systèmes. Il est ainsi difficile de créer des liens entre les divers projets individuels et les coordonner en système pour arriver à réduire l’impact environnemental des activités humaines.

Pour évaluer la complexité des organisations spatiales des trames urbaines, les outils issus de la géométrie fractale ont été appliqués aux arrondissements Villeray-Saint-Michel-Parc-Extension et Rivière-Des-Prairies à Montréal. Ils ont également été appliqués en Suisse sur 4 communes : Lausanne, Ecublens, Crissier et Jouxtens-Mézery. Les résultats permettent de comparer différentes informations sur un ou plusieurs territoires. Une dimension fractale plus élevée indique une occupation du territoire plus grande. Les mesures de la lacunarité viennent compléter les mesures en décrivant l’homogénéité. La valeur de l’écart-type de la lacunarité indique la distribution de l’homogénéité. La combinaison de l’étude des systèmes de transports Lausannois et de la morphologie urbaine correspondante a ainsi permis de voir les relations qui existent entre la forme urbaine et les systèmes sociotechniques. Trois différentes niches sociotechniques urbaines ont pu être identifiées dans l’agglomération Lausannoise. Les communs périphériques avaient une lacunarité et des écarts types plus importants que les quartiers centraux.

L’analyse fractale permet d’effectuer, sur une base quantitative, une évaluation de l’hétérogénéité des composantes urbaines. L’hétérogénéité est un facteur de qualité de vie urbaine, de soutenabilité et de développement des symbioses industrielles. En évaluant la complexité du système, elle pourrait évaluer la possibilité de créer des relations entre les acteurs d’un milieu sur de multiples échelles dans les sphères sociales, écologique et technique. Elle est en mesure de faire évoluer les méthodes de planification urbaine centralisée qui laissent peu de place à des symbioses auto-organisées. Les fractales permettent de mesurer les échelles des fonctions urbaines, Elles jouent le rôle d’indicateurs systémiques sur la forme urbaine. Il s’agit donc d’un outil d’étude, de planification et de gestion des formes et des métabolismes urbains. L’analyse fractale permet de gérer la ville comme un écosystème auto-organisé, en reliant les échelles métaboliques des systèmes complexes, sur une base quantitative.

Titre traduit

The fractal anlaysis : an industrial ecology tool

Résumé anglais

The evolution of the human societies toward a more sustainable paradigm is a complex problematic that requires a paradigm shift through societies. The understanding and the development of new urban systems forms is one of the key element of a transition toward a more sustainable world. The complexification of the urban system is considered as a key element in the development of a more sustainable city. The complex geometric nature of these systems limits our capacity to optimize them. It is then difficult to create the multiple links between the individual projects in order to coordinate them to effectively reduce the global environmental impacts of human activities.

In order to assess the complexity of the spatial organization of the urban forms, the Tools developed with fractal geometry has been applied to two Montreal neighborhoods: Villeray-Saint-Michel-Parc-Extension and Rivière-des-Prairies-Pointes-aux-Trembles. They have been also applied to 4 cities in Switzerland: Lausanne, Ecublens, Crissier and Jouxtens-Mézery. The results characterized and differentiate the spatial distribution of different information on different territories with a triangulation method. The fractal dimension gives the required information about the density. The lacunarity gives the information of the homogeinity and the standard deviation of the lacunarity gives the information of the clustering of the measured data. The combination of the studies of the Lausanne transport system and corresponding urban morphology with the fractal analysis has showed the relations between the urban form and the sociotechnical systems. Three different sociotechnical niches have been identified wihin the Lausanne area.

The fractal analysis can, on a quantitative basis, assess the heterogeneity of the urban components. Heterogeneity is a key element of the quality of urban life, its sustainability and a component of the industrial symbiosis development. The fractal analysis could be used to assess the complexity of the human systems in order to develop relations between the human, technical and ecological dimensions of the urban system component on different scales. The fractal geometry could be used to make evolve the Euclidian urban planning toward a local stakeholder self-organizing managed process. The fractal analysis can allow the different decisions making at different scale to be done, by measuring their global impact on the urban form with systemic indicators. It is a study, planning and decision making tool that could be used for the management of the urban metabolism. The fractal analysis could make the city more sustainable by linking the different metabolic scales of the different holarchic systems that forms the city on a quantitative basis.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise avec mémoire en génie de l'environnement". Bibliographie : pages 226-242.
Mots-clés libres: Systèmes complexes. Analyse fractale. Écologie urbaine. Écologie Québec (Province) Montréal. Écologie urbaine Suisse. Géographie urbaine. Transports urbains Planification. Transports urbains Aspect de l'environnement. Urbanisme. Écologie industrielle. sociotechnique, géométrie fractale, complexité, systèmes urbains, écologie industrielle, hétérogénéité
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Hausler, Robert
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie de l'environnement
Date de dépôt: 03 nov. 2016 20:12
Dernière modification: 03 nov. 2016 20:12
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1749

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