Este trabalho avaliou o potencial da aplicação da técnica recursiva dos mínimos quadrados (MQR) para o ajuste em tempo atual dos parâmetros de modelos autorregressivos com variáveis exógenas (ARX), as quais são constituídas pelos níveis de montante para melhorar o desempenho das previsões de níveis fluviais em tempo atual. Três aspectos foram estudados em conjunto: variação do alcance escolhido para a previsão, variação da proporção da área controlada em bacias a montante e variação da área da bacia da seção de previsão. A pesquisa foi realizada em três dimensões principais: a) metodológica (sem recursividade; com recursividade; com recursividade e fator de esquecimento); b) temporal (6 alcances diferentes: 10, 24, 34, 48, 58 e 72 horas); e c) espacial (variação da área controlada da bacia e da área da bacia definida pela seção de previsão). A área de estudo escolhida para essa pesquisa foi a bacia do rio Uruguai com exutório no posto fluviométrico de Uruguaiana (190.000 km²) e as suas sub-bacias embutidas de Itaqui (131.000 km²), Passo São Borja (125.000km²), Garruchos (116.000 km²), Porto Lucena (95.200 km²), Alto Uruguai (82.300 km²) e Iraí (61.900 km²). Os dados de níveis fluviométricos, com leituras diárias às 07:00 e às 17:00 horas, foram fornecidos pela Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais (CPRM), sendo utilizados os dados de 1/1/1991 a 30/6/2015. Para a análise de desempenho dos modelos, foi aplicado como estatística de qualidade o coeficiente de Nash-Sutcliffe (NS) e o quantil 0,95 dos erros absolutos (EA(0,95): erro que não foi ultrapassado com a frequência de 0,95). Observou-se que os erros EA(0,95) dos melhores modelos obtidos para cada bacia sempre aumentam com a redução da área controlada, ou seja, a qualidade das previsões diminui com o deslocamento da seção de controle de jusante para montante. O ganho na qualidade das previsões com a utilização dos recursos adaptativos torna-se mais evidente, especialmente quando observam-se os valores de EA(0,95), pois esta estatística é mais sensível, com diferenças maiores em relação ao coeficiente NS. Além disso, este é mais representativo para os erros maiores, que ocorrem justamente durante os eventos de inundações. De modo geral, foi observado que, à medida que diminui a área da bacia, é possível obter previsões com alcances cada vez menores. Porém a influência do tamanho da área controlada de bacias a montante melhora o desempenho de bacias menores quando se observam principalmente os erros EA(0,95). Por outro lado, se a proporção da bacia controlada de montante já é bastante grande, como é o caso das alternativas 1 e 2 utilizadas para previsão em Itaqui (entre 88,5% e 95,4 %, respectivamente), os recursos adaptativos não fazem muita diferença na obtenção de melhores resultados. Todavia, quando se observam bacias com menores áreas de montante controladas, como é o caso de Porto Lucena para a alternativa 2 (65% de área controlada), o ganho no desempenho dos modelos com a utilização dos recursos adaptativos completos (MQR+f.e: mínimos quadrados recursivos com fator de esquecimento) torna-se relevante. / This study evaluated the potential of the application of the recursive least squares technique (RLS) to adjust in real time the model parameters of the autoregressive models with exogenous variables (ARX), which consists of the upstream levels, to improve the performance of the forecasts of river levels in real time. Three aspects were studied jointly: the variation of the lead time chosen for the forecast, the variation in the proportion of controlled area in upstream basins and variation in the area of forecasting section of the basin. The research was conducted in three main dimensions: a) methodological (without recursion; with recursion; with recursion and forgetting factor); b) temporal (6 different lead times: 10, 24, 34, 48, 58 and 72 hours); and c) spatial (variation in the controlled area of the basin and the area of the basin defined by the forecast section). The study area chosen for this research was the Uruguay River basin with its outflow at the river gage station of Uruguaiana (190,000 km²) and its entrenched sub-basins in Itaqui (131,000 km²), Passo São Borja (125,000 km²), Garruchos (116,000 km²), Porto Lucena (95,200 km²), Alto Uruguai (82,300 km²), and Iraí (61,900 km²). The river levels data, with daily readings at 7am and 5pm, were provided by the Company of Mineral Resources Research (CPRM), with the data used from January 1, 1991 to June 30, 2015. We applied the Nash-Sutcliffe coefficient (NS) and the quantile 0.95 of absolute errors (EA(0,95): error has not been exceeded at the rate of 0.95) for the analysis of models performances. We observed that the errors EA(0.95) of the best models obtained for each basin always increase with the reduction of the controlled area then the quality of the forecasts decreases with displacement of the downstream control section upstream. The gain in quality of the forecasts with the use of adaptive resources becomes more evident especially when the observed values of EA(0.95) as this statistic is more sensitive with greater differences in relation to the Nash-Sutcliffe Coefficient (NS). Moreover, this is most representative for larger errors which occur precisely during flooding events. In general, we observed that, as much as the area of the basin decreases, it is possible to obtain forecasts with smaller lead times, but the influence of the size of the area controlled upstream basins improves the performance of smaller basins when observing, especially the errors EA (0.95). However, if the proportion of the upstream of controlled basin is already quite large - as in the case of the alternatives 1 and 2 used for forecast in Itaqui (between 88.5% and 95.4%, respectively) - the adaptive resources do not differ too much in getting better results. However, when observing basins with smaller areas controlled upstream - as is the case of Porto Lucena to alternative 2 (65% controlled area) - the performance gain of the models with the use of the complete adaptive resources (MQR+f.e.) becomes relevant.

Este trabalho avaliou o potencial da aplicação da técnica recursiva dos mínimos quadrados (MQR) para o ajuste em tempo atual dos parâmetros de modelos autorregressivos com variáveis exógenas (ARX), as quais são constituídas pelos níveis de montante para melhorar o desempenho das previsões de níveis fluviais em tempo atual. Três aspectos foram estudados em conjunto: variação do alcance escolhido para a previsão, variação da proporção da área controlada em bacias a montante e variação da área da bacia da seção de previsão. A pesquisa foi realizada em três dimensões principais: a) metodológica (sem recursividade; com recursividade; com recursividade e fator de esquecimento); b) temporal (6 alcances diferentes: 10, 24, 34, 48, 58 e 72 horas); e c) espacial (variação da área controlada da bacia e da área da bacia definida pela seção de previsão). A área de estudo escolhida para essa pesquisa foi a bacia do rio Uruguai com exutório no posto fluviométrico de Uruguaiana (190.000 km²) e as suas sub-bacias embutidas de Itaqui (131.000 km²), Passo São Borja (125.000km²), Garruchos (116.000 km²), Porto Lucena (95.200 km²), Alto Uruguai (82.300 km²) e Iraí (61.900 km²). Os dados de níveis fluviométricos, com leituras diárias às 07:00 e às 17:00 horas, foram fornecidos pela Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais (CPRM), sendo utilizados os dados de 1/1/1991 a 30/6/2015. Para a análise de desempenho dos modelos, foi aplicado como estatística de qualidade o coeficiente de Nash-Sutcliffe (NS) e o quantil 0,95 dos erros absolutos (EA(0,95): erro que não foi ultrapassado com a frequência de 0,95). Observou-se que os erros EA(0,95) dos melhores modelos obtidos para cada bacia sempre aumentam com a redução da área controlada, ou seja, a qualidade das previsões diminui com o deslocamento da seção de controle de jusante para montante. O ganho na qualidade das previsões com a utilização dos recursos adaptativos torna-se mais evidente, especialmente quando observam-se os valores de EA(0,95), pois esta estatística é mais sensível, com diferenças maiores em relação ao coeficiente NS. Além disso, este é mais representativo para os erros maiores, que ocorrem justamente durante os eventos de inundações. De modo geral, foi observado que, à medida que diminui a área da bacia, é possível obter previsões com alcances cada vez menores. Porém a influência do tamanho da área controlada de bacias a montante melhora o desempenho de bacias menores quando se observam principalmente os erros EA(0,95). Por outro lado, se a proporção da bacia controlada de montante já é bastante grande, como é o caso das alternativas 1 e 2 utilizadas para previsão em Itaqui (entre 88,5% e 95,4 %, respectivamente), os recursos adaptativos não fazem muita diferença na obtenção de melhores resultados. Todavia, quando se observam bacias com menores áreas de montante controladas, como é o caso de Porto Lucena para a alternativa 2 (65% de área controlada), o ganho no desempenho dos modelos com a utilização dos recursos adaptativos completos (MQR+f.e: mínimos quadrados recursivos com fator de esquecimento) torna-se relevante. / This study evaluated the potential of the application of the recursive least squares technique (RLS) to adjust in real time the model parameters of the autoregressive models with exogenous variables (ARX), which consists of the upstream levels, to improve the performance of the forecasts of river levels in real time. Three aspects were studied jointly: the variation of the lead time chosen for the forecast, the variation in the proportion of controlled area in upstream basins and variation in the area of forecasting section of the basin. The research was conducted in three main dimensions: a) methodological (without recursion; with recursion; with recursion and forgetting factor); b) temporal (6 different lead times: 10, 24, 34, 48, 58 and 72 hours); and c) spatial (variation in the controlled area of the basin and the area of the basin defined by the forecast section). The study area chosen for this research was the Uruguay River basin with its outflow at the river gage station of Uruguaiana (190,000 km²) and its entrenched sub-basins in Itaqui (131,000 km²), Passo São Borja (125,000 km²), Garruchos (116,000 km²), Porto Lucena (95,200 km²), Alto Uruguai (82,300 km²), and Iraí (61,900 km²). The river levels data, with daily readings at 7am and 5pm, were provided by the Company of Mineral Resources Research (CPRM), with the data used from January 1, 1991 to June 30, 2015. We applied the Nash-Sutcliffe coefficient (NS) and the quantile 0.95 of absolute errors (EA(0,95): error has not been exceeded at the rate of 0.95) for the analysis of models performances. We observed that the errors EA(0.95) of the best models obtained for each basin always increase with the reduction of the controlled area then the quality of the forecasts decreases with displacement of the downstream control section upstream. The gain in quality of the forecasts with the use of adaptive resources becomes more evident especially when the observed values of EA(0.95) as this statistic is more sensitive with greater differences in relation to the Nash-Sutcliffe Coefficient (NS). Moreover, this is most representative for larger errors which occur precisely during flooding events. In general, we observed that, as much as the area of the basin decreases, it is possible to obtain forecasts with smaller lead times, but the influence of the size of the area controlled upstream basins improves the performance of smaller basins when observing, especially the errors EA (0.95). However, if the proportion of the upstream of controlled basin is already quite large - as in the case of the alternatives 1 and 2 used for forecast in Itaqui (between 88.5% and 95.4%, respectively) - the adaptive resources do not differ too much in getting better results. However, when observing basins with smaller areas controlled upstream - as is the case of Porto Lucena to alternative 2 (65% controlled area) - the performance gain of the models with the use of the complete adaptive resources (MQR+f.e.) becomes relevant.

Este trabalho avaliou o potencial da aplicação da técnica recursiva dos mínimos quadrados (MQR) para o ajuste em tempo atual dos parâmetros de modelos autorregressivos com variáveis exógenas (ARX), as quais são constituídas pelos níveis de montante para melhorar o desempenho das previsões de níveis fluviais em tempo atual. Três aspectos foram estudados em conjunto: variação do alcance escolhido para a previsão, variação da proporção da área controlada em bacias a montante e variação da área da bacia da seção de previsão. A pesquisa foi realizada em três dimensões principais: a) metodológica (sem recursividade; com recursividade; com recursividade e fator de esquecimento); b) temporal (6 alcances diferentes: 10, 24, 34, 48, 58 e 72 horas); e c) espacial (variação da área controlada da bacia e da área da bacia definida pela seção de previsão). A área de estudo escolhida para essa pesquisa foi a bacia do rio Uruguai com exutório no posto fluviométrico de Uruguaiana (190.000 km²) e as suas sub-bacias embutidas de Itaqui (131.000 km²), Passo São Borja (125.000km²), Garruchos (116.000 km²), Porto Lucena (95.200 km²), Alto Uruguai (82.300 km²) e Iraí (61.900 km²). Os dados de níveis fluviométricos, com leituras diárias às 07:00 e às 17:00 horas, foram fornecidos pela Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais (CPRM), sendo utilizados os dados de 1/1/1991 a 30/6/2015. Para a análise de desempenho dos modelos, foi aplicado como estatística de qualidade o coeficiente de Nash-Sutcliffe (NS) e o quantil 0,95 dos erros absolutos (EA(0,95): erro que não foi ultrapassado com a frequência de 0,95). Observou-se que os erros EA(0,95) dos melhores modelos obtidos para cada bacia sempre aumentam com a redução da área controlada, ou seja, a qualidade das previsões diminui com o deslocamento da seção de controle de jusante para montante. O ganho na qualidade das previsões com a utilização dos recursos adaptativos torna-se mais evidente, especialmente quando observam-se os valores de EA(0,95), pois esta estatística é mais sensível, com diferenças maiores em relação ao coeficiente NS. Além disso, este é mais representativo para os erros maiores, que ocorrem justamente durante os eventos de inundações. De modo geral, foi observado que, à medida que diminui a área da bacia, é possível obter previsões com alcances cada vez menores. Porém a influência do tamanho da área controlada de bacias a montante melhora o desempenho de bacias menores quando se observam principalmente os erros EA(0,95). Por outro lado, se a proporção da bacia controlada de montante já é bastante grande, como é o caso das alternativas 1 e 2 utilizadas para previsão em Itaqui (entre 88,5% e 95,4 %, respectivamente), os recursos adaptativos não fazem muita diferença na obtenção de melhores resultados. Todavia, quando se observam bacias com menores áreas de montante controladas, como é o caso de Porto Lucena para a alternativa 2 (65% de área controlada), o ganho no desempenho dos modelos com a utilização dos recursos adaptativos completos (MQR+f.e: mínimos quadrados recursivos com fator de esquecimento) torna-se relevante. / This study evaluated the potential of the application of the recursive least squares technique (RLS) to adjust in real time the model parameters of the autoregressive models with exogenous variables (ARX), which consists of the upstream levels, to improve the performance of the forecasts of river levels in real time. Three aspects were studied jointly: the variation of the lead time chosen for the forecast, the variation in the proportion of controlled area in upstream basins and variation in the area of forecasting section of the basin. The research was conducted in three main dimensions: a) methodological (without recursion; with recursion; with recursion and forgetting factor); b) temporal (6 different lead times: 10, 24, 34, 48, 58 and 72 hours); and c) spatial (variation in the controlled area of the basin and the area of the basin defined by the forecast section). The study area chosen for this research was the Uruguay River basin with its outflow at the river gage station of Uruguaiana (190,000 km²) and its entrenched sub-basins in Itaqui (131,000 km²), Passo São Borja (125,000 km²), Garruchos (116,000 km²), Porto Lucena (95,200 km²), Alto Uruguai (82,300 km²), and Iraí (61,900 km²). The river levels data, with daily readings at 7am and 5pm, were provided by the Company of Mineral Resources Research (CPRM), with the data used from January 1, 1991 to June 30, 2015. We applied the Nash-Sutcliffe coefficient (NS) and the quantile 0.95 of absolute errors (EA(0,95): error has not been exceeded at the rate of 0.95) for the analysis of models performances. We observed that the errors EA(0.95) of the best models obtained for each basin always increase with the reduction of the controlled area then the quality of the forecasts decreases with displacement of the downstream control section upstream. The gain in quality of the forecasts with the use of adaptive resources becomes more evident especially when the observed values of EA(0.95) as this statistic is more sensitive with greater differences in relation to the Nash-Sutcliffe Coefficient (NS). Moreover, this is most representative for larger errors which occur precisely during flooding events. In general, we observed that, as much as the area of the basin decreases, it is possible to obtain forecasts with smaller lead times, but the influence of the size of the area controlled upstream basins improves the performance of smaller basins when observing, especially the errors EA (0.95). However, if the proportion of the upstream of controlled basin is already quite large - as in the case of the alternatives 1 and 2 used for forecast in Itaqui (between 88.5% and 95.4%, respectively) - the adaptive resources do not differ too much in getting better results. However, when observing basins with smaller areas controlled upstream - as is the case of Porto Lucena to alternative 2 (65% controlled area) - the performance gain of the models with the use of the complete adaptive resources (MQR+f.e.) becomes relevant.

Cette thèse met en évidence les dynamiques spatiales en cours à l'échelle des paysages sur deux bassins versants du SOOI, en se focalisant sur les dynamiques d'occupation du sol qui affectent les processus érosifs. Cette thèse s'interroge sur les processus de dégradation affectant les bassins versants et sur les données spatiales à mobiliser dans des contextes très différents tels les territoires de La Réunion et de Madagascar. Les données de télédétection constituent dans ces contextes un atout. Elles permettent d'observer de façon régulière et à différentes échelles les territoires. Deux bassins versants sont suivis, le Fiherenana (Madagascar) et la Rivière des Pluies (La Réunion). Sur le Fiherenana, l'étude de l’érosion est abordée en considérant les dynamiques d'occupation du sol entre 2001 et 2013. Les informations, extraites du traitement d'images satellite SPOT 4 et 5, montrent une dégradation importante de la couverture forestière, particulièrement dans le secteur de Ranobé (section avale). Une perte de plus de 230 km² de forêt sèche est notée en 12 ans. Les pertes de sols estimées sur la même période, selon le modèle RUSLE, montrent une augmentation de l'érodabilité en raison de l'altération du couvert végétal. Sur la Rivière des Pluies, l'étude se focalise sur l'empreinte spatiale de deux processus, l'anthropisation des planèzes et son impact sur l'imperméabilisation des sols, ainsi que celle des mouvements de masse sur les fortes pentes. Ces phénomènes sont suivis à partir d'orthophotographies de l'IGN, entre 1997 et 2012. Ces travaux apportent une réponse spatialisée et quantitative des dynamiques de dégradation en cours sur les bassins versants du SOOI. / Since the 20th centuries, the Southwest of Indian Ocean is particularly affected by anthropogenic degradations. This study aims to analyze degradations on drainage basin scale, which allows a suitable monitoring of critical areas, in the southwest of Indian Ocean. It focus on the assessment of land degradation and its causes, land cover change and erosion.The main difficulty stands in the implementation of reproducible methods and proceeds for developed and developing countries. In light of this, remote sensing data are relevant. Those data enable a regular observation of phenomena, allowing a full description of isolated lands and at different scale. This study combined, remote sensing data processing, spatial analysis and modeling to analyze degradations. Approaches include, data collection, their formatting or their preprocessing. Land cover information provided from Object-Based Image Analysis (OBIA) methodologies and Geographical Information System (GIS) authorized data conditioning and modeling. On the Fiherenana catchment, soil loss has been computed taking into account land cover changes. Those information were provided from SPOT 4 and 5 images from 2001 to 2013. Results confirmed the forest degradation especially in Ranobé, where we recorded a loss of more than 230 km² over 12 years. Lands affected by erosion process, spatialized and quantified by RUSLE model, also increased over this period. On La Rivière des Pluies, IGN’s orthophotographies, from 1997 until 2012, permitted urbans imprint analyzing. On Grand Éboulis site, vegetation monitoring revealed slumps. The study exposed spatial and quantitative results highlighting degradations dynamics on catchm