二郎河特大桥位于贵州省习水县境内的仁赤高速公路上,是一座比较典型的超高桥墩刚构桥梁,大桥全长701.08m,横跨峡谷,两个主桥墩高均超过166m。施工和运营阶段,桥墩及悬臂在风力、日照、施工和车载等因素影响下会产生一定程度的变形,需通过变形监测手段掌握和控制其变形量和变形趋势。本论文以二郎河特大桥为背景,进行了以下研究：1.探讨了测量机器人变形监测系统的组成,分析了其监测误差的主要来源及影响,设计出符合大桥施工特点的监测方案。2.通过全天候观测数据,分析了参考点方位角测值偏差的变化规律及其影响因素,运用角度差分的方法进行了方位角的改正；基于全站仪测距原理,分析了气象条件变化对测距的影响,研究了一种应用测量机器人监测数据反演局部区域大气折射率变化的方法,并进行了距离的改正。3.结合实际施工进展情况,分析了变形量和变形趋势。4.研究了小波分析方法及其在变形监测数据处理中的应用,利用小波包算法可实现信噪分离的功能,实现了监测数据的消噪和消噪后的效果分析。研究表明,在应用测量机器人进行全天候监测中,受到气象条件等因素的影响,仪器的初始定向方位会发生偏移变化,使监测数据中包含系统性的定向偏差。该偏差为一变量,且与温度密切相关,表现为周日视变化规律。主要研究成果为：(1)利用参考点进行方位角差分的方法,可以有效削弱定向偏差的影响；(2)通过测站与已知参考点间距离观测值的变化,求得大气折射率的近似值及其变化,可以用于监测点距离观测值的气象改正；(3)应用小波包算法可以有效实现对监测数据的消噪。