土木工程测量和监测是保障工程作业效率和安全性的必要手段。随着复杂环境下工程作业数量的增加,现有的土木工程测量和监测手段逐渐暴露出现各自局限性,近几年发展迅速的超宽带技术为该问题提供了一种新的解决方法。但相较于工程测量和监测的要求,该技术在实际应用中的测量精度存在不足,而且目前针对该技术在土木工程环境中应用效果的研究较少。针对以上问题,本文在理论方面开展了提高超宽带测距精度方法的研究,在试验方面开展了探究不同土木工程环境中超宽带的技术应用效果及其实际应用价值的试验。主要工作如下:(1)分析基于到达时间测距方法的误差来源和超宽带室外测量数据的误差特性。针对时钟漂移的影响,提出了改进的对称双边双向测距算法,通过理论推导验证该算法可将时钟漂移产生的测距误差控制在厘米级及以下。针对测量数据噪声的非高斯有色特性,提出了基于外推拟合和粒子滤波的数据多维处理算法,通过实验对比分析,该算法可将原始数据误差降低30%~50%,并且使数据离散性显著降低,相较于经典卡尔曼滤波等算法具有较好的数据处理效果。(2)在隧道环境和桥梁环境分别进行了超宽带技术的静态和动态测距实验,分析可得超宽带技术的原始测量数据实时性较好,但最大误差可达20cm,且存在粗大误差。经本文提出的多维处理算法处理后,测量误差可控制在10cm内,粗大误差被完全剔除,且数据平滑度显著提高,验证了超宽带测距技术在土木工程环境中具有一定的应用空间。(3)将超宽带测距技术应用于实际土木工程中的塔吊运转状态监测,对比分析监测数据可得,原始数据最大测距误差为13cm,同时塔吊运转过程中会产生粗大误差。经本文提出的多维处理算法处理后,最大测距误差为9cm,测距精度提升30%,粗大误差得到完全剔除,并能够应用测量数据提取一定的被监测结构的运动状态参数。验证了本文提出的多维处理技术可为超宽带技术在土木工程中的大变形或运动实时监测方面提供理论与技术的支持。