现阶段我国水利工程建设事业稳步推进,修建大坝的数量逐年增多,缓解了能源压力,带来了经济效益,相对应也带来了不可避免的风险与隐患,为保障大坝的长期安全运行,大坝安全监测的重要性逐渐显现出来。大坝安全需要关注的问题有坝体形状变化、温度变化、渗流观测及内部受力情况,而形变的产生往往是安全事故发生的前兆,是大坝监测中的重中之重。传统测量方法如引张线法、水准法和测斜仪法等随着大坝的增高和使用寿命的限制,越来越难以满足对于大坝安全监测的要求。本文为解决传统测量仪器在测量中的不连续、寿命短、测量范围受限等缺陷和新型仪器即光纤陀螺受载体振动影响和随时间漂移引起的测量误差增大的问题,提出了一种三轴光纤陀螺、里程仪相结合的大坝变形测量方法。首先归纳了单轴光纤陀螺测量原理及优缺点,从而提出由其发展而来的三轴光纤陀螺大坝变形测量,引出了该方法所用到的核心元件和硬件设施。核心元件分别是三轴的光纤陀螺、加速度计以及里程仪,介绍了它们的构造以及工作原理。硬件设施为运行管道和测量小车,对它们性能和结构提出了要求。其次研究了光纤陀螺大坝变形测量方法中所用到的惯性导航算法,该算法主要是三个核心部分的循环递推更新。在此基础上引入里程仪作为限制条件,研究了捷联惯导与里程仪相结合的组合定位算法,并对其精度进行研究。然后研究了光纤陀螺的滤波方法,详述了经验模态分解的原理与基本方法,提出了一种模态部分重构与阈值相结合的滤波算法,通过对加噪仿真信号进行滤波的方式验证降噪效果,并对陀螺静态实测信号用该方法进行滤波并分析滤波效果。最后由仿真实验验证光纤陀螺大坝变形测量方法的可行性,生成了假定的更加苛刻的大坝坡面测量管道轨迹及相应的惯性器件数据。分别使用捷联惯导算法和SINS/OD组合定位算法测试了定位精度。实验结果表明在实验条件下,使用SINS/OD组合定位算法时的横向和竖直方向定位精度均为厘米级,虽然精度有待提高,但解决了坝体内部及水下部分的连续测量问题,也为方案的实地实施、光纤陀螺仪的选型提供了参考。