全站扫描仪是近年来一项重要的技术革新,它不仅能获取高精度的单点坐标,还能获取目标的点云数据。将其应用于变形监测领域,能够克服传统变形监测技术利用单一类型数据进行变形分析时存在的缺陷。论文重点研究了全站扫描仪的结构基础和测量数据质量,着重探讨了适用于全站扫描仪的点云数据快速拼接方法,围绕全站扫描技术应用于变形监测领域展开深入研究。主要开展了以下研究工作:1.通过对传统变形监测方法优势和缺点的总结与分析,阐述了论文的研究目的和意义。总结了点云数据点位精度分析、点云数据拼接和变形分析方法的研究现状。2.建立了全站扫描仪扫描中心与全站仪测量中心同心度检定模型。对全站扫描仪的结构进行剖析,并结合仪器结构中的相关模块,对其集成的测量技术进行介绍;重点研究了全站扫描仪的测距原理,并根据同心度检定模型,深入研究其激光扫描原理与扫描模式。3.改进了点云数据外符合精度分析方法,利用球形靶标作为参考基准,提高了精度分析的准确性。同时对全站扫描仪棱镜测量模式和无棱镜测量模式下的单点坐标测量精度展开分析,使用内符合精度和外符合精度指标进行精度评价。4.提出了适用于全站扫描仪的点云数据快速拼接方法,提高了点云数据拼接的效率和精度。分析总结了ICP及其改进算法和辅助法拼接点云数据的原理及存在的不足。设计实验分析不同拼接方法的拼接效率和精度,总结对比不同方法的优劣。实验结果表明:全站扫描仪点云数据快速拼接方法相对于现有方法效率有较大提高,并且精度稍优。5.提出了基于特征点约束点云的变形分析模型。研究了全站扫描仪在变形监测中的数据获取以及对数据的预处理;提出了特征点控制区域分割的方法,对点云数据进行分块处理;提出算法计算点云至模型的形变量,对变形体的整体变形规律进行分析;利用形变误差以及中误差衡量分析方法的精度;设计实验验证本文提出的变形分析方法,实验结果表明:该方法能够成功计算出变形体点云的形变量,从而能够刻画出变形体整体的形变规律,并且具有较高精度。