交通是兴国之要、强国之基。在交通基础设施建设过程中,常遇到特殊的地理条件和地质环境,因此隧道开挖发挥着重要作用。经过数十年的发展,我国隧道施工技术已达到世界领先水平。与此同时,隧道工程的问题也逐渐暴露出来。隧道结构在承受荷载作用时会产生变形,但当变形过大超过安全限值时,会使结构存在发生重大安全事故的隐患。由此,对隧道结构进行变形监测十分必要。目前,工程上通常使用水准仪、全站仪、收敛计、测量机器人和三维激光扫描仪等设备对隧道结构的变形进行监测。这些监测技术较为成熟、精度较高,但操作较为繁琐、耗时费力、造价昂贵。因此,为了开发一款低成本、高精度、操作简单的隧道变形监测系统,本文提出了一种基于激光光斑与机器视觉的位移定时监测技术,并应用于隧道变形定时监测,主要研究工作如下:（1）基于激光光斑与机器视觉的位移监测技术灵敏性研究。首先,讨论了监测系统的基本组成部分和监测基本原理。然后,从工程实际应用的角度出发,验证了监测系统的稳定性和小变形测量能力。此外,研究了距离、角度、黑暗环境和光线明暗等不同环境工况对监测系统结果的影响。试验结果表明,监测系统具有良好的工作性能,可满足工程实际需求。（2）提出了一种基于激光光斑与机器视觉的隧道变形定时监测技术。首先,阐述了图像定时获取技术与激光定时投射技术实现路径。这两种技术的应用弥补了实时监测系统中数据冗余、资源消耗量大等不足。实时监测系统与定时监测系统在工程建设与运营中交互使用。前者用于正在施工中的结构,可实时观察结构变形;后者用于既有结构的变形监测,在无人情况下实现远程自动化监测。然后,针对单光斑和双光斑在不同光照条件下分别进行定时监测试验研究。试验结果表明,定时监测系统能够充分反映结构变形情况,满足工程实际需求。（3）多传感器隧道变形监测系统集成技术研究。首先,详细介绍了隧道变形监测系统的硬件组成,规划了监测软件的设计思路,阐述了软件图形交互界面组成,并进一步解释说明操作方法。然后,以隧道单截面变形监测方案为例,延伸出隧道多截面变形监测思路。最后,针对监测系统或电力系统突然出现故障等突发意外情况,给出解决策略与方案,提高隧道变形监测系统应对风险的能力,从而使得监测系统更加稳定可靠。