本研究提出了适合于隧道围岩变形监测的全站仪非接触测量单站自由设站三维坐标法、双站三维坐标法、单站独立坐标测线法、双站独立坐标测线法等围岩变形测量的概念、理论和方法，推导建立了这些方法相应的测量平差数学模型，使围岩变形非接触监测从理论和实践上得到了系统的完善，并达到了隧道施工规范所要求的精度和现场实用的目的； 在隧道变形监测网及变形分析研究中，将小波理论引入围岩变形监测的数据处理，利用离散小波变换对变形观测序列进行分析，通过小波多分辨率分析方法对变形观测数据进行分解和重构，有效地对误差进行分离，为自动全站仪监测采集的数据序列粗差检测探索了新的有效途径，在此基础上，提出了基于小波消噪的时序分析变形分析法，将小波分析对信号的分频功能及良好的粗差定位、去噪作用，与时序分析对随机过程的有效分析预测相结合，用于围岩变形分析。较好地反映了围岩变形的动态变化规律； 根据提出的理论和方法，研究开发了自动全站仪机载软件、围岩变形分析后处理软件，在技术工艺上，通过现场测试实验和应用，制定用全站仪进行围岩变形非接触测量的实用工艺方法和数据处理方法，使之规范化。在反复实践的基础上，研制了隧道施工条件下的反射标志保护装置，使困扰现场施测的反射膜保护问题得到了解决。 本文研究完成的系统在北京交大隧道工程实验中心地下隧道实验场和北京地铁东直门隧道、磨沟岭隧道等施工现场进行了实际测量和实验，完成了系统的测试工作。并已先后在渝怀线圆梁山隧道、大板溪隧道、板桃隧道以及中铁三局六处、四处、隧道局一处、二处及铁十七局等单位和现场得到应用，取得了良好的社会和经济效益。