随着我国工程建设的加快和科技水平的提高,大型储油罐、高层建筑物和矿山矿井等重大工程不断涌现,开展工程形变监测的模型和方法研究,对于保障工程的安全建设与正常运营具有重要意义。石油储备是我国重要的能源战略举措,能有效解决石油短缺问题,保证经济持续稳定增长。近年我国对原油战略储备相关工程加紧建设,大型、超大型储油罐成为发展趋势,同时对油罐的安全性提出了更高要求,加强储油罐的变形监测成为保障储油安全的重要工作。当今我国城市建设发展迅速,高楼飞速建成的同时,其安全问题也日益突出。当倾斜量过大,会严重影响其正常运营与周边安全,因此,在施工运营阶段监测建筑物的倾斜变形越显重要。矿山立井是联系地面与井下的唯一通道,承担着运输、通风、通信等重要功能。由于长期受外力作用与地质条件影响,井筒会产生不同情况的变形,开展立井井筒变形监测,对于保障矿业安全生产具有重要的意义。本文针对上述三种工程开展形变监测的模型与方法研究,主要成果如下:(1)详细阐述了测量机器人技术在储油罐形变监测中的应用,针对罐外测量工作量大的问题,提出了改进的观测方法,即利用Leica TM30测量机器人在罐外控制点上一次架站,实现所需外业数据的采集,并推导了形变参数的计算公式,最后结合工程实例验证了该方法的精度和可靠性,并进行了详细的形变分析。(2)针对城市高层建筑物倾斜测量时,建筑物结构复杂、外部设站困难的问题,提出分区回归模型,通过在建筑物内部基础上均匀布设沉降监测点,测量其周期沉降量,分区拟合基础沉降面,即利用基础沉降与整体倾斜的关系间接计算建筑物倾斜度和倾斜方向。对比全站仪倾斜测量结果,表明分区回归模型能满足建筑物倾斜测量精度要求,其比回归平面模型具有更高精度和适用性。(3)重点研究利用激光基准进行井筒变形监测的理论与技术,针对激光易发散造成测量距离短的问题,深入开展激光基准的建立与传递、新基准下激光点坐标求解等关键技术研究,提出了多距离交会法和平面参数转换法,提高了该方法的实用性,最后结合工程实例验证了提出方法的精度,并对井筒的变形状态进行了详细分析。