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自然界中存在各种形式的变形，许多灾害(地震、滑坡、岩崩、泥石流、溃坝和建筑物的倒塌等)的发生与变形有着极为密切的联系。因此，对变形监测理论和方法的研究，在国际上受到了广泛的重视。变形监测研究主要涉及到变形信息的获取、分析、解释和变形的预报，其意义主要表现在两个方面：一是实用意义，即掌握各种建筑物和地质构造的稳定性，为安全性诊断提供必要的信息，以便及时发现问题并采取相应的对策和措施，防止灾害的发生或最大限度地减少灾害造成的损失；二是科学意义，包括更好地理解变形的机理，验证有关工程设计的理论和地壳运动的假说，进行反馈设计以及建立有效的变形预报模型。目前，变形监测正向多门学科交叉联合的边缘学科方向发展，成为相关学科的研究人员合作研究的领域。已有的研究工作涉及到地壳形变、滑坡、大坝、桥梁、隧道、高层建筑、结构工程以及城市和矿区的地面沉陷等。
随着科学技术的进步和对变形监测的要求的不断提高，变形监测技术不断地向前发展。在20世纪80年代以前，变形监测主要是采用常规大地测量技术和某些特殊测量手段。此后，GPS技术以其监测精度和自动化程度高、不需测站点之间通视、可以全天候观测以及同时测定三维位移等许多优点，为变形监测提供了新的手段。国外从20世纪80年代初开始用GPS进行变形监测。自90年代以来，我国在利用GPS进行地壳形变、滑坡、大坝、高层建筑及矿区地面变形监测等方面做了大量的试验研究工作，已取得了许多研究成果和经验。随着GPS技术在变形监测中应用的不断深入，近年来，一些国家和地区建立了专门用于变形监测的GPS连续运行参考站网络和兼有变形监测作用的GPS连续运行参考站网络综合服务系统(CORS-ContinuouslyOperatingReferenceStations)。
GPS定位技术用于变形监测的关键问题，是如何针对被监视对象的特点和监测工作的具体要求，对观测数据进行科学、合理、有效的处理和分析，从而足够精确、可靠地获得被监测对象的位移量。近年来，这一问题已成为国内外的研究热点，并已取得有价值的研究成果。但是，GPS连续运行参考站网络在形变监测分析和灾害预报及防治方面的应用，还需要对数据处理分析与变形信息提取的理论、方法及其各个环节的误差影响特性及其规律进行深入研究，而多用途的GPS连续运行网络综合服务系统在实时动态变形监测方面的应用，更值得进一步研究和探讨。
本文的主要研究内容及取得的研究成果如下：1.对国内外常规大地测量技术、特殊变形测量手段、摄影测量技术和GPS技术用于变形监测的现状及其特点进行较全面的总结，对目前GPS用于变形监测的模式、数据处理方法及其存在的不足和局限性进行分析。在此基础上，概括了GPS变形监测技术的主要发展趋势：(1)研究建立基于CORS的变形监测在线实时分析系统，使监测数据得到及时的分析和处理，从而实时地评价变形的现状和预测其发展趋势，为灾害发生的可能性分析与预报及时地提供变形数据；(2)建立“3S”(GPS、GIS、RS)集成变形监测系统，为分析、研究包括变形信息在内的各种灾变信息之间的相互关系提供技术支撑；(3)根据变形监测的对象和目的，研究建立由GPS与其它技术(GIS、RS、INSAR、近景摄影测量和特殊变形测量技术等)组合而成的综合变形监测系统，发挥各种不同监测技术的优势，以弥补GPS技术的不足和局限性；(4)探讨小波理论在GPS变形监测数据处理与分析中的应用，以实现更有效地提取变形特征。
2.CORS的解的精度及其稳定性在理论上，GPS的相对定位精度与观测时间之间应当存在某种函数关系。但是，从纯理论角度研究GPS的相对定位精度与观测时间之间的定量关系式极为困难。作者在对GPS的相对定位精度进行理论分析的基础上，利用大量的GPS连续运行参考站网络的观测数据和统计分析方法，对GPS网络的解的精度、稳定性及其收敛性等重要特征进行深入细致地研究，得出了如下主要结论：(1)GPS连续运行参考站网络的解的精度及其稳定性与数据量之间存在密切的相关关系，其定量关系式可以采用回归分析方法来建立；(2)对于平均基线长度为数百km、最长的基线边超过1000km的GPS网络，其在6小时以内的解的精度和稳定性不高，当数据量达到12小时以后，解算结果及其精度趋于稳定；(3)单日解(24小时解)具有很高的稳定性，其坐标精度优于±5mm；(4)GPS网络的解随着数据量的增加而收敛于单日解。这些结论不仅对CORS在变形监测中的合理利用以及GPS网的观测方案的合理设计具有重要的参考价值，而且具有一定的理论意义。
3.变形监测数据处理时间间隔的合理确定利用GPS进行变形监测的作业方式可分为周期性和连续性(EpisodicandContinuousMode)两种模式。采用周期性监测模式进行变形监测，必须合理确定监测周期。如果确定的监测周期过短，位移量将被测量误差所掩盖，难以正确地提取变形信息。对基于CORS的变形监测来说，由于观测工作是连续不断地进行，监测周期即为数据处理的时间间隔。以往确定变形监测周期，主要是依据经验，存在很大的主观随意性和盲目性。本文应用概率统计原理，分析研究了变形监测精度、数据处理时间间隔及位移速度之间应满足的理论关系，为合理确定变形监测数据处理时间间隔提供了理论依据。在此基础上，针对目前板块运动和滑坡监测的特点，提出地壳运动监测的数据处理时间间隔可为一年，而滑坡变形监测的数据处理时间间隔应分两种情况确定：(1)在滑坡体缓慢变形和变形发展阶段，由于位移速度小，可根据位移速度的大小和实际的位移监测精度，按本文给出的理论关系式确定合理的数据处理时间间隔；(2)在变形加剧和急剧变形阶段，由于位移速度快，应根据位移量的大小、变形发展趋势、季节变化以及国内外的滑坡监测经验等，适时地确定数据处理的时间间隔，以便及时地捕捉到临滑特征信息，为进行临滑时间的预测预报提供可靠的数据，必要时可采用基于CORS的实时动态变形监测方法。
4.变形分析基准的合理选择与统一方法在变形监测数据处理与分析中，确定合理和统一的变形监测基准至关重要。如果基准不统一，将使不同基准之间的系统误差与形变量混在一起，很可能得出错误的分析结果。如果选择的基准不合理，难以清晰地显示形变图象，将给变形分析带来极大的困难，或者使变形分析结果失去意义。由于GPS定位采用的坐标系统是基于先进的VLBI、LIR、SLR、GPS和DORIS等空间技术建立起来的全球统一的、三维的和动态的国际地球参考框架，且在GPS技术发展的不同时期采用了不同的坐标参考框架，而不同参考框架之间存在系统性偏差，这种偏差对于高精度的变形监测，通常是不能忽视的。因此，GPS变形监测基准的选择与统一问题，要比传统大地测量技术进行变形监测的基准选择与统一问题更为复杂。本文对采用GPS协议地球坐标系ITRF和WGS-84以及所谓的固定不动点作为变形基准的特点及其适用性进行了对比分析，重点研究提出了采用ITRF作为变形分析基准时的坐标参考框架的转换与统一方法，并进行了实例计算与分析。