Les systèmes mécaniques soumis et excités par vibrations sont les candidats naturels à être modélisé par des systèmes linéaires invariables dans le temps. La localisation de dommages utilisant les paramètres modaux évalués à partir de données de vibration ambiantes mesurées grâce à de capteurs est possible notamment par l'approche nommée Stochastic Dynamic Damage Location Vector (SDDLV), où l'emplacement des dommages est empiriquement relié aux positions où le stress est proche de zéro. La première contribution dans cette thèse montre comment l'incertitude sur les paramètres du système d'état peut être utilisée pour déduire des bornes d'incertitude sur les résidus de localisation de dommages, ceci afin de décider de l'emplacement de dommage utilisant un test d'hypothèse. Dans la deuxième contribution, la méthode de localisation de dommages est étendue pour être robuste au choix des variables de Laplace utilisées dans cette méthode. Ceci est obtenue en agrégeant statistiquement les résultats à valeurs différentes dans le domaine de Laplace. L'influence Line Damage Location (ILDL) est une approche complémentaire du SDDLV où l'angle entre les sous-espaces principaux est calculé et les dommages sont empiriquement localisés aux points près du zéro. L'approche développée pour la SDDLV est étendue à cette nouvelle approche, l'ILDL. Les méthodes proposées sont validées et appliquées avec succès pour la localisation de dommages dans des structures civiles.