Des lois d’échelle et des villes

Cette introduction aux lois d’échelle urbaines ajoute au rappel de leur définition une meilleure compréhension des différentes interprétations qui en ont été proposées dans leurs applications aux villes, selon les objectifs de chaque discipline. L’enjeu scientifique est de déterminer quel niveau d’abstraction théorique est suffisamment pertinent pour résumer efficacement les connaissances acquises par les observations empiriques de ces systèmes complexes hautement adaptatifs. Les relations entre les dimensions quantitatives des villes et leurs appréciations qualitatives sont encore évaluées avec de fortes variations en termes de performance ou de qualité du milieu de vie. Les enjeux sociaux sont considérables lorsqu’il s’agit de proposer des mesures susceptibles d’orienter les futures politiques urbaines dans les transitions technologiques, écologiques et sociales en cours.

Pour clarifier les principaux enjeux scientifiques des lois d’échelle dans leurs applications aux villes, ce chapitre commence par rappeler les différentes significations de la notion d’échelle dans les recherches sur les villes et les systèmes de villes. Les rapprochements possibles entre les lois d’échelle et les théories classiques de la distribution des tailles de villes ou des centralités urbaines sont discutés et mis en situation dans les termes des recherches actuelles. Les principales difficultés théoriques du transfert des modèles des lois d’échelle vers les sciences sociales, comme le principe d’ergodicité, le passage du transversal au longitudinal, les mesures des temporalités et des spatialités sont clairement explicitées. Des solutions sont proposées pour éviter les problèmes pratiques rencontrés dans leurs utilisations empiriques.

Les villes sont très fortement différenciées par leur taille ainsi que par leur spécialisation économique et sociale. De nombreux modèles ont été proposés pour reconstruire ces inégalités et cette diversité, avec pour objectif de mieux comprendre ou de prédire les propriétés socio-économiques et les trajectoires des villes, voire d’orienter leur devenir. Les représentations sociocognitives du fonctionnement des systèmes de villes et de leur évolution ainsi que la sélection des processus qui sont susceptibles d’engendrer leurs propriétés influencent fortement la construction de ces modèles. Leur grande diversité tient notamment à des différences d’approches disciplinaires persistantes et marquées. Ce chapitre examine comment les régularités observées, résumées par des lois d’échelle caractérisant les systèmes de villes, peuvent être créées par des modèles génératifs dans lesquels les processus sont placés au niveau des individus, des ménages et des entreprises.

Les villes, en interaction dans des systèmes de villes depuis très longtemps, sont très fortement différenciées par leur taille ainsi que par leur spécialisation économique et sociale. De nombreux modèles ont été proposés pour reconstruire ces inégalités et cette diversité. Ce chapitre examine comment les régularités observées, résumées par des lois d’échelle caractérisant les systèmes de villes, peuvent être créées par des modèles génératifs dans lesquels les processus sont placés au niveau des villes elles-mêmes, et non pas au niveau des individus et des entreprises comme dans le chapitre 3 de cet ouvrage.

L’approche comparée des trajectoires économiques des villes d’Afrique du Sud avec celles des États-Unis et de la France, par le prisme des lois d’échelle, met en lumière des processus similaires (concentration des activités innovantes et des emplois qualifiés dans les grandes villes) et des spécificités sud-africaines liées à son histoire coloniale, à l’apartheid et à son développement économique hybride (coexistence d’activités avancées et de secteurs traditionnels). Ce prisme d’analyse constitue ainsi une aide à l’interprétation des traces du passé et des dynamiques en cours, voire futures. Il se révèle être un outil pertinent pour comparer les trajectoires urbaines entre Nords et Suds et comprendre la complexité et la singularité du développement urbain sud-africain.

La théorie évolutive des systèmes de villes stipule que la co-évolution des villes consiste en un processus d’adaptation des fonctions économiques des villes en interaction dans les cycles d’innovation en cours. Les lois d’échelle sont ici appliquées aux flux d’investissements d’origine étrangère qui contribuent à différencier les croissances des activités des villes européennes depuis le début de ce siècle. Les exposants des lois d’échelle et les écarts à ces lois sont alors interprétés comme des révélateurs de décalages temporels et spatiaux dans un processus d’intégration régionale par les flux financiers.

Ce chapitre explore comment les villes s’intègrent dans la mondialisation (2010-2022) en appliquant les lois d’échelle aux réseaux d’entreprises multinationales. Il met en lumière le rôle central des liens intra-urbains et de possession de filiales dans la formation de réseaux superlinéaires, révélateurs d’un avantage systémique pour les grandes métropoles. Les résultats montrent une hiérarchisation mondiale où l’Amérique du Nord, l’Europe et l’Asie-Pacifique concentrent le pouvoir économique, alors que l’Afrique et l’Amérique latine restent en marge. Grâce à une base de données robuste (ORBIS) et une définition homogène des grandes régions urbaines (LURs), l’analyse révèle des dynamiques différenciées selon la portée géographique, le niveau de qualification et les cycles d’innovation. Les villes puissantes cumulent des fonctions locales et globales, illustrant l’idée que « le global se fabrique dans le local ».

Les différences de taille des villes européennes sont-elles associées à différentes structures spatiales, ou bien ces villes ne sont-elles que les images plus ou moins dilatées d’une même structure ? Cette question, d’un intérêt pratique pour l’aménagement du territoire, est abordée suivant l’angle des lois d’échelle radiales intra-urbaines. Cette approche transdisciplinaire repose sur une mesure monocentrique des structures urbaines en termes de profils radiaux, exprimés en fonction de la distance au centre de la ville. Les lois d’échelle sont calculées pour plus de 300 villes européennes à partir des profils radiaux de la part de sol artificialisé, des parts de sol dédiées au logement et aux infrastructures de transport ainsi que des profils de densité de population et de la distance routière. Les résultats montrent que plusieurs caractéristiques de la structure spatiale des villes européennes sont indépendantes de leur taille.

L’accroissement des distances des déplacements quotidiens participe de la construction de nouvelles formes d’organisation spatiale appelées systèmes de villes, constitués de plusieurs centralités et organisés à de multiples échelles. Ce chapitre propose une méthode pour construire et qualifier ces systèmes de villes à partir des navettes domicile-travail entre les aires d’attraction des villes françaises (données de l’Insee de 2018). Analysés à différentes échelles, les résultats montrent trois éléments importants : la façon dont se construisent des systèmes de villes multiscalaires, leurs caractéristiques en termes de morphologie, et la diversité des façons dont les villes s’intègrent au sein de ces systèmes urbains.