本文着眼于工程实际，针对地下隧道工程特别是大型和超大型隧道工程的特点，研究开发了一套基于数字化近景摄影测量的非接触式的隧道变形监测系统，并对变形监测数据处理新技术进行了研究。 本论文的内容主要包括以下几个方面： 1.第一章对隧道变形监测技术及摄影测量的发展和应用进行了总结回顾，同时对变形监测数据处理技术的研究现状及问题进行了综述，并简要介绍了本论文研究的工程背景及研究的创新性和主要内容； 2.摄像机标定的原理和技术：第二章在总结前人研究成果的基础上，提出了适合现场使用的标定方法，研制了相关设备，给出了具体作业流程和相应的计算机程序； 3.基于相对定向的物方坐标测量：第三章根据相对定向的基本原理，采用P-H算法，以射影几何为工具，提出了模型坐标的具体求解算法，并编制了相应的计算机程序，同时还给出了进行模型连接和不同坐标系统观测数据比较的坐标变换方法； 4.数码照片的预处理和像点坐标量测：第四章利用数字图像处理技术提出了对数码照片进行预处理的基本方法，并在此基础上编制了像点坐标的量测程序，同时进行了试验检验； 5.数字化摄影测量系统DPDT简介：第五章简要介绍了自行研制的数字化摄影测量变形观测系统的基本构成及其功能，并给出了支持软件DPDT的算法特点和使用范围； 6.隧道变形的数字化摄影测量试验及结果分析：第六章根据本论文所提出的具体方法，进行了隧道变形的数字化摄影测量模拟试验和现场工业性试验，给出了具体的试验结果及结果分析； 7.不同期观测数据的处理—变形监测中的自由网平差与变形分析：第七章具体论述自由网平差的基本理论及在摄影测量中的应用，通过实际观测结果给出了基于自由网平差理论的变形分析实例，解决了不同期观测坐标基准的统一问题，特别是如果采用相同近似值系统进行自由网平差，即可消除不同期观测基准不一致的差异。 8.土木工程变形监测数据的多尺度分析：第八章主要讨论小波分解的基本理论及其在土木工程变形监测中的应用，包括去噪、观测精度评定、趋势项提取、不同周期性成分分离等内容，通过具体实例展示了多尺度分析方法的具体应用； 9.基于神经网络的隧道变形预测模型：第九章根据神经网络的基本原理，研究了隧道变形预测的神经网络模型，以实测数据为基础建立了变形预测的BP模型和模块化组合神经网络模型，并对模型的预测能力进行了比较分析，提出了实际使用时应注意的问题； 10.基于监测数据的土木工程安全性判断：第十章论述了非线性科学的基本原理，并对相关理论方法在土木工程安全监测中的应用进行了尝试性研究，得出了一些有意义的结论。