随着国民经济的发展,隧道工程也迅速的发展着。对于隧道工程来说,施工监控量测是工程建设中必不可少的重要环节。其中,拱顶下沉测量是确认围岩稳定性,尤其是事先预报拱顶崩塌的重要手段。因此,准确、及时的获取拱顶位移变化,显得尤为重要。对于拱顶下沉测量,存在了很多方法,并且在工程建设中发挥了重要作用,但是这些方法未能做到精度、操作性和成本的统一。因此,本文结合隧道工程建设中对拱顶位移监测的要求,设计了数码相机与电子经纬仪相结合的一套系统,推导了系统的实现原理,并开发与系统相适应的监测软件。通过这套系统,希望能够做到精度、操作性和成本的协调统一。本套监测系统采用数码相机结合电子经纬仪作为量测工具,设计出与系统相应的标定板。在系统应用中,将目标标定板安置在需要监测的位置处(对于隧道工程来说,通常为拱顶位置),并在基准点处安置参考标定板。系统由以下几步实现:首先,运用数码相机拍摄目标标定板和参考标定板,结合数字图像处理技术,实现相机标定,得到光心坐标;其次,利用光心坐标,结合经纬仪测角,解算出经纬仪中心(三轴交点)坐标;再次,利用经纬仪中心坐标,结合两幅标定板之间角度信息,解算出目标标定板中心点和参考标定板中心点之间的三维坐标;最后,通过对两幅标定板进行长期监测,得到目标标定板中心点的三维位移,并绘制其时程图。通过多组实验,验证了系统原理的正确性,以及系统具有自由设站这一特性。基本实现了本套系统在精度、操作性和成本的协调统一,为隧道工程建设提供了一种更为理想的拱顶位移监测方法。