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对大型工程结构物进行动态变形监测，不但可以及时发现建筑物的健康状况，并采取相应的维护措施，避免灾难性的事故发生，而且对建筑物安全运营能力的评估、建筑物结构设计参数的正确性检验、建筑物寿命的评估等都具有非常重要的意义。GPS不仅具有自动化程度高、能够全天候进行观测、无需通视等优点，而且与加速度仪等常规的仪器相比，它还能获得大型工程结构物在载荷作用下的高频振动位移和似静态(低频)的整体惯性偏移，因而使得GPS越来越多的应用于工程结构健康监测。但受衍射、对流层延迟以及多路径效应等因素的影响，GPS的动态测量很难达到毫米级精度，难以满足高楼、大桥等精度要求较高的动态变形测量。另外，受监测环境的限制，周跳频繁发生，采用常规的OTF方法则需要经常进行初始化，数据经常中断，使得GPS动态监测不稳定。为提高GPS动态变形监测的精度和稳定性，本文对动态变形监测中的GPS观测量随机模型、衍射误差、对流层延迟、多路径效应以及单历元数据处理方法进行了系统研究，并在此基础上开发了一套GPS精密动态数据处理软件。本文主要内容和贡献有：1．利用实际观测数据比较分析了几种基于观测值质量指标的GPS观测量随机模型，结果表明：信号强度和载噪比随机模型对削弱衍射误差十分有效，而高度角随机模型能更有效的削弱残余对流层延迟误差。2．建立了一种基于载噪比并顾及先验信息的GPS抗差动态随机模型，对基于载噪比的SIGMA随机模型进行了扩展。该模型能更有效的削弱衍射误差的影响。3．利用经验大气模型分析了高差对GPS动态测量精度的影响；为削弱对流层延迟误差，提出一种顾及随机模型及先验信息的残余对流层延迟削弱方法。4．通过理论推导与试验，对动态变形监测中的多路径效应的特征进行了详细分析，结果表明：当天线发生振动位移而反射面不动时，残余误差序列中具有与振动频率相近的跳动，但低频部分仍具有一定的重复性，利用该低频部分进行多路径改正，可使测量精度得到一定的提高。5．建立了一种基于经验模式分解(EMD)滤波去噪法。与小波方法相比，它更直接，且不受傅里叶变换与测不准原理的限制，其去噪效果也不受小波基选取之类的影响。因此它更适应不同环境下具有不同特征的多路径效应重复性模型的提取。6．建立了一种基于变形特征约束及Cholesky分解的GPS单历元算法。该算法以主要变形方向及最大变形量为约束，用Coleshky分解直接建立了一个很小的模糊度搜索空间，从而提高了单历元模糊度解算的成功率与可靠性。7．利用VC++开发了一套GPS精密动态数据处理软件。利用该软件对香港一座高层居民楼在达维台风作用下GPS监测数据进行了计算分析。结果表明GPS可有效的补充加速度仪的不足，在工程结构健康监测中具有良好的应用前景。