针对传统变形监测中整体变形模型无法有效提供监测对象局部独特详细变形信息的不足，基于地面三维激光扫描技术提出一种包含元变形、子变形、变形图的三层混合变形模型，并设计了一种基于单元的变形计算方法。该方法主要包括单元分割、变形估计、变形融合等3方面内容，可以实现无先验监测信息条件下，自动增量地提取不同尺度的变形信息。模拟实验结果表明，在该方法下，RANSAC算法的平面拟合回归估计角度变化误差均值为1.21″，估计可靠性在一定范围内随单元大小增大而提高；滑坡实验结果表明，最小值法位移估计结果噪声更少，0.2 m单元大小分割可以提供更多的变形估计细节。所提方法尤其适用于具有非均匀变形特性的监测领域，对推动滑坡等人员难以到达的灾害监测从“点监测”向“面监测”的转变具有一定的理论与实际意义。

针对地面脉冲激光扫描仪自校准参数中存在的高相关性问题，基于全站仪误差模型提出了一种脉冲激光扫描仪自校准统一方法。该方法初始假设激光扫描仪的校准参数与全站仪的系统误差相似，通过引入估计参数的相关随机信息以及选择合适的网络配置, 实现了降低参数相关性和提高参数估计可靠性的目的。通过平差方法对估计参数赋予权重信息，把所有参数都视为最小二乘平差中的观测值，权重越高参数相关性期望越低。最后，采用该方法对脉冲激光扫描仪Leica scan station 实施了自校准。实验结果表明，该方法能够高精度估计大多数参数且实现了参数间的低相关性，有利于随机内部约束平差的使用; 重大的系统误差是激光测距仪零误差和竖盘指标差，其中为了得到零误差的可靠估计,须以约1 mm的精度确定扫描仪的位置。