O estudo das formas de relevo através da geomorfometria ciência que quantifica as superfícies topográficas demanda que múltiplas escalas sejam consideradas simultaneamente. Esse fato soma-se à continuidade espacial inerente à topografia, a qual raramente apresenta limites naturais abruptos, para conceder um caráter vago às formas de relevo. Essa dupla vagueza, no entanto, é raramente abordada de forma explícita em trabalhos científicos que, usualmente, valem-se de limiares e definições subjetivas e arbitrárias para descreverem o relevo. Dentro desse contexto, o trabalho apresenta um método inovador de caracterização geomorfométrica multiescala de modelos digitais de terreno (MDTs). A abordagem proposta baseia-se no método de extração de feições morfométricas de Wood (1996), mas o modifica em um número de maneiras: (i) expandindo o número de classes identificadas; (ii) transformando-o em um sistema fuzzy, cujos conjuntos fuzzy são parametrizados automaticamente e; (iii) limitando localmente a escala máxima de análise de maneira não-supervisionada. Como resultado, obtém-se um mapa de feições fundamentais e um mapa de escalas fundamentais que, juntos, sintetizam a estrutura multiescala das superfícies. Além disso, são produzidos mapas de pertinências fuzzy e de índice de confusão para cada escala analisada, assim como versões multiescala dos mesmos. Para avaliar a transferibilidade e o caráter não-supervisionado do método, foram analisados cinco MDTs oriundos de bases de dados distintas, com diferentes resoluções e extensões espaciais, compreendendo regiões continentais, do fundo dos oceanos e do planeta Marte. Os resultados obtidos foram avaliados em relação à utilização de escalas e parametrizações fixas, atestando a capacidade do método de empreender caracterizações geomorfométricas mais completas do que abordagens convencionais. Duas aplicações foram ainda propostas: a parametrização geomorfométrica multiescala e o desenvolvimento de uma assinatura morfométrica multiescala, demonstrando claros caminhos para a continuidade da pesquisa. Como conclusão geral, não obstante a algumas limitações apontadas, considerou-se que o trabalho apresentado alcançou seu objetivo de prover a caracterização geomorfométrica multiescala de modelos digitais de terreno.

A pesquisa teve como objetivo compreender o papel dos rearranjos de drenagem à evolução do relevo e da drenagem na bacia hidrográfica do Rio Capivari, situada no reverso da Serra do Mar, em São Paulo-SP. Parte-se da hipótese de que esses fenômenos seriam responsáveis por inúmeras anomalias de drenagem observadas, como: inflexões em ângulos retos, padrões de drenagem anômalos, colos, rupturas em perfis longitudinais e subdimensionamento de cursos dágua em relação aos vales. Especial ênfase foi dada à inflexão do alto Rio Capivari, localizada na confluência com o Ribeirão Embura, possível remanescente de uma captura fluvial, o qual melhor preserva as evidências de um rearranjo em toda a bacia. Os principais fatores dos rearranjos de drenagem na área foram: o forte gradiente hipsométrico proporcionado pela Serra do Mar, a densa trama de foliações e fraturas presentes no embasamento geológico, movimentações tectônicas recentes e as oscilações paleoclimáticas do Quaternário tardio. Sob influência dessas forças, alguns tributários da drenagem litorânea teriam se aproveitado de sua vantagem erosiva frente aos rios de planalto, produzido uma marcha de erosão regressiva em direção ao interior, com interferências nos canais situados em níveis sucessivamente mais elevados. Com base nas propostas metodológicas de Small (1972), Bishop (1995), Zaprowski et al. (2002) e Oliveira (2003), buscou-se a identificação de elementos morfológicos e sedimentológicos sugestivos desses processos, por meio de: análise de Modelos Digitais do Terreno (MDE) por métodos geomorfométricos; observação de fotografias aéreas; trabalhos de campo para descrição e coleta de materiais sedimentológicos; análise granulométrica, morfoscópica e mineralógica de sedimentos fluviais; e datação de sedimentos fluviais por Luminescência Óptica Estimulada para se estimar a idade da captura do alto curso do Rio Capivari. Os dados apresentados corroboram a hipótese de que o alto curso desse rio sofreu uma captura há cerca de 8.000 anos, no máximo, e que diversos outros casos de rearranjos de drenagem, entre eles reversões de grandes sistemas fluviais, seriam responsáveis pelas anomalias de drenagem observadas no interior da bacia estudada. / The aim of this research was to understand the role of drainage rearrangements on the evolution of relief and drainage in the Capivari River basin, located on the reverse of Serra do Mar range, in the state of São Paulo, Brazil. It is assumed that these phenomena would be responsible for numerous drainage anomalies observed, such as: river inflections at right angles, anomalous drainage patterns, cols, knickpoints and river underfitting, considered as indicative for drainage rearrangements. Special emphasis will be given to the inflection of the Capivari River at the confluence with the Ribeirao Embura, a possible remnant of a stream capture, which best preserves the evidence of a rearrangement throughout the basin. The main factors of the drainage rearrangements in the area would be: the strong hypsometric gradient provided by Serra do Mar range, the set of foliations and fractures densely present in the geological basement, recent tectonic movements and climatic oscillations of the Quaternary. Under the influence of these forcings, some tributaries of the coastal drainage would have taken erosive advantage over the plateau upside rivers, producing a regressive erosion march towards the interior of the continent, leading to interferences in the river systems situated at successively higher levels. Based on the methodological proposals of Small (1972), Bishop (1995), Zaprowski et al. (2002) and Oliveira (2003), we seek the identification of morphological and sedimentological elements that are suggestive of these processes, by means of: Digital Elevation Models (DEM) analysis by geomorphometric methods; observation of aerial photographs; fieldwork for description and collection of sedimentological materials; granulometric, morphoscopic and mineralogical analysis of fluvial sediments; and dating of fluvial sediments by Optically Stimulated Luminescence to estimate the age of capture of the upper reaches of the Capivari River. The presented data corroborate the hypothesis that the high course of the Capivari river was captured at least 8,000 years ago and that several other cases of drainage rearrangements, including reversals of large river systems, would be responsible for the observed drainage anomalies.

Les dunes marines sont de grandes structures sédimentaires qui, ensemble, couvrent de larges zones appelées champs de dunes. Des dunes ont été découvertes dans tous les océans, de la côte jusqu'aux talus continentaux. Leur forme et mobilité sont des témoins du lien étroit qui existe entre le transport sédimentaire, l'hydrodynamique (courants marins) et la topographie du fond. L'étude des dunes est intéressante scientifiquement parlant, mais elle est également motivée par des enjeux économiques et environnementaux. Les dunes peuvent être étudiées de deux manières : La modélisation et l'analyse de données de terrain (granulométrie, courantométrie, données sismiques, données bathymétriques). Ces deux approches sont très différentes mais complémentaires. Avec l'amélioration des données Sondeur Multi-Faisceaux (SMF), il est maintenant possible de visualiser la morphologie des dunes et de suivre leur évolution de manière plus détaillée. Plusieurs méthodes automatiques d'analyse de la morphologie et de la dynamique des dunes ont été développées pour analyser les Modèles Numériques de Terrain (MNTs) construits à partir de ces données SMF. Pourtant, aucun ne permet d'estimer les valeurs de descripteurs morphologiques et dynamiques pour chaque dune. L'analyse et l'évaluation de ces descripteurs restent régionales avec le découpage des MNTs en régions rectangulaires. Seul un traitement manuel permet d'estimer ces descripteurs pour chaque dune. L'objectif de cette thèse est de développer des algorithmes automatiques permettant de quanti er la morphologie et la dynamique de chaque dune. Pour ce faire, une représentation des données SMF sous forme d'une tessellation triangulaire a été préférée au classique MNT régulier. Tout d'abord, les dunes doivent être extraites de la topographie du fond marin. Un algorithme par accroissement de régions avec adaptation de l'échelle d'analyse, issu de la géomorphométrie est proposé. Les crêtes de dunes sont d'abord extraites en combinant un algorithme de simplification de tessellations avec un algorithme d'extraction de lignes de crête. La résolution de la tessellation est adaptée par l'algorithme de simplification afin de faciliter l'extraction des lignes de crête. Les lignes de crête sont des objets bien définis en géométrie différentielle. Leur extraction s'appuie sur l'interprétation de cette définition appliquée à des modèles discrets du fond (tessellations). Les crêtes servent d'embryons à l'algorithme d'extraction des dunes. L'estimation des paramètres morphologiques des dunes (longueur, largeur, hauteur, etc.) découle de l'extraction automatique des dunes. L'utilisation d'une méthode de recalage non rigide (isométrique) pour la quantification de la dynamique est discutée. Des tessellations représentant la topographie d'un même champ de dunes à différents moments sont analysées par l'algorithme d'extraction des dunes. Ensuite, une dune est associée à une dune d'une autre tessellation qui lui correspond (même dune à un autre instant). La dynamique de chaque dune est quantifiée à partir des résultats de l'algorithme de recalage : les transformations permettant d'aligner différentes représentations d'une dune. / Marine dunes are large sedimentary mounds often organized in dunefields. Theyhave been discovered in oceans all around the globe, from continental rises to nearshore areas. These mobile seafloor structures reflect the unique and complex relationship between the sediment, the seafloor topography and the hydrodynamics (currents). Dunes are not only interesting at a scientific level. In fact, their study is also motivated by economic, safety and environmental reasons. The study of dunes can be divided into two complementary approaches: Modelling and analysis of in situ data (granulometry, current, bathymetric data).The increased quality of MultiBeam EchoSounder (MBES) data allows scientists to monitor and visualize the complexity of, both, dune morphology and dynamics. Au-tomatic methods to characterize dune morphology and dynamics using Digital TerrainModels (DTMs) have already been proposed. But, none does it at the dune scale. Mor-phological and dynamical descriptors are estimated for patches of the dunefield. Today, the evaluation of such descriptors for each dune can only be achieved manually.The objective of this thesis is to design automatic algorithms for the quantification of dune morphology and dynamics. A representation of MBES data as triangular meshes has been preferred to the usual gridded DTMs. The first stage consists of delineating dunes in the seafloor. A scale adaptative, region growing algorithm based on geomorphometry is proposed. The combination of mesh implification and crest extraction algorithms enables to accurately recover dune crest lines. The mesh simplification facilitates the crest extraction by adapting the mesh resolution. Crest extraction is based on the discrete interpretation of the definition of crest lines in differential geometry. The crests are, then, used as seed regions by the dune extraction algorithm.