Modelli urbani

La modellistica urbana applica le tecniche e le metodologie della modellistica matematica al territorio, per studiare ed analizzare i cambiamenti che vi avvengono a seguito delle trasformazioni che vi si operano.
Vi sono alcuni aspetti che differenziano la modellistica applicata al territorio dalle altre branche della stessa disciplina.
Una delle caratteristiche particolari dei sistemi territoriali è di essere eterogenei, sia fra sistemi diversi, sia all'interno dello stesso (le parti costitutive di ciascun sistema sono molteplici: sistema dei trasporti, sistema economico, residenze, servizi…); si può quindi evidenziare un aspetto fondamentale della modellistica urbana: l'essere multidisciplinare. La varietà dei modelli urbani esistenti riflette quindi la complessità e varietà dei sistemi a cui vengono applicati: possono essere deterministici o stocastici, statici o dinamici; operano inoltre a diversi livelli di scala (dalla singola città fino a scale internazionali).
Nonostante queste grandi differenze, si possono rilevare alcune caratteristiche comuni ai vari modelli:
1. sono modelli matematici: le relazioni fra i diversi attori presenti sul territorio sono formalizzate da equazioni che possono essere implementate su elaboratori elettronici.
2. sono comprensivi, dovendo integrare i principali elementi di sviluppo di un sistema urbano (trasporti, uso del suolo, cambiamenti demografici…).
3. sono operativi, cioè sono stati formulati per essere implementati, calibrati ed utilizzati su un sistema urbano sia per analisi teoriche che per ricerche.

Applicare le procedure della modellistica matematica ai sistemi urbani consente di poter gestire, grazie allo sviluppo delle tecnologie informatiche e alla crescente potenza di calcolo dei computer, una grande quantità di dati. Consente inoltre di analizzare i rapporti di nuovo tipo che si vanno affermando, come la crescente interazione tra i settori economici (interazioni a livello non solo "fisico", ma anche "virtuale", come i flussi di informazione connessi allo sviluppo delle nuove tecnologie informatiche). L'interazione fra i settori fa sì che il ruolo di ciascuno appaia sempre più influenzato da come esso si collochi entro la struttura delle interazioni, quindi svincolato dalla semplice posizione geografica: sono ormai noti molti casi di piccoli centri in cui sono presenti funzioni economiche di alto livello. Inoltre la non-linearità e gli effetti legati alle interdipendenze possono determinare dinamiche endogene delle interazioni stesse, difficilmente considerabili senza l'ausilio delle tecniche proprie della modellistica.
Uno dei maggiori vantaggi connessi all'uso dei modelli è la possibilità di eseguire simulazioni ed analisi su scenari differenti: è chiara l'utilità nella fase di pianificazione di un territorio.
Dovendo condensare in poche equazioni significative un'enorme mole di informazioni, solitamente un modello urbano prende in considerazione solo alcune delle grandezze caratteristiche di un territorio (per esempio la popolazione). Seguendo la traiettoria nel tempo della (o delle) grandezze scelte, è possibile individuare l'evoluzione del sistema oggetto di studio.
Di seguito si dà una breve descrizione di alcuni dei principali modelli. L'elenco è forzatamente limitato: l'obiettivo è dare un'idea della varietà dei modelli esistenti.

1)modello di Lowry

Descrive la città di tipo "fordista". L' ipotesi di partenza è che la crescita (declino) urbana sia funzione dell'espansione (contrazione) del settore di base, avendo questo influenza sui servizi e sulle residenze.
Per "settore di base" si indicano i settori industriali la cui produzione è rivolta alle esportazioni, e non quindi alla domanda locale. Date esogenamente localizzazione e dimensione delle attività industriali, il modello si prefigge di determinare:
a) Dimensione della popolazione urbana totale e sua localizzazione nelle varie zone della città.
b) Dimensione dell'occupazione di servizio alla popolazione e sua localizzazione nelle stesse zone.
c) Domanda di trasporto complessiva e relativi flussi generati.
Si utilizza questo modello come ausilio alla programmazione e alla pianificazione, collegandolo con altri modelli di distribuzione e di assegnazione di flussi alla rete dei trasporti.
Il modello di Lowry non è dinamico, ma al contrario simula una "metropoli istantanea": l'istante è quello riferito alle variabili esogene del modello: in particolare l'occupazione delle attività industriali e la loro localizzazione.
Il modello, di carattere quindi essenzialmente spaziale, torna molto utile al pianificatore nell'indicare gli effetti indiretti, nelle diverse zone, di alcuni interventi o mutamenti localizzati, in un determinato istante : ad esempio la variazione dei flussi di pendolarità a causa della delocalizzazione di una fabbrica.

2)modello di Allen

Nel modello di Allen la città è vista come un "sistema aperto" in cui, nel modellare lo spazio, hanno più influenza le relazioni interne che quelle con l'esterno.
La città è divisa in varie zone, ciascuna delle quali è definita in ogni istante di tempo dal numero di residenti e di lavoratori; lo stato dell'intero sistema è definito dalla distribuzione spaziale di residenti e lavoratori tra le zone.
L'evoluzione del sistema è provocata dalla differenza tra il numero di persone o attività in una zona ed il suo valore potenziale (il potenziale di una zona è determinato da un modello di interazione spaziale). La crescita o il declino di lavoratori o residenti in una zona è governato da una crescita logistica.
La cosa importante da evidenziare è che il modello di Allen non permette di considerare le singole zone, ma studia sempre globalmente tutte le interazioni del sistema (si suppone che tutto il sistema operi alla stessa scala temporale).
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3)modello di Wilson & Harris

Il modello di Wilson & Harris è simile per molti aspetti a quello di Allen. Si differenzia nella formulazione dei parametri e nella diversa scelta del punto di riferimento: nel modello Di W&H è fondamentale il comportamento della popolazione residente: la popolazione reagisce alla localizzazione dei posti di lavoro scegliendo il luogo di residenza, ed inducendo così la localizzazione dei servizi.

4)modelli S.O.U.DY.

Con l'acronimo S.O.U.DY. (Supply-Oriented Urban Dynamics) si indica di una famiglia di 3 modelli dinamici. Lo sviluppo urbano è considerato conseguenza dell'innovazione, trattata formalmente come comparsa od attrazione di un nuovo settore o una nuova funzione economica nel singolo centro urbano.