GPS定位技术的高效率、高精度、没有距离的限制、全天候作业模式及观测和数据处理的高度自动化等诸多优点，使GPS定位技术在大坝、坝区高边坡安全监测中得到应用。本文通过对GPS大坝变形监测网的数据处理数学模型研究，研究了以监测网某一监测点为坐标原点的站心地平坐标系作为GPS大坝三维变形监测网平差的参考坐标系，推导了在站心地平坐标系下GPS大坝三维变形监测网平差的数学模型及公式。研究了采用拟稳平差的方法对GPS大坝三维变形监测网进行平差，避免了投影变形误差和约束平差起算点精度对平差结果的影响。本文研究的拟稳点位移分量t检验法充分考虑到拟稳平差时拟稳基准的实际情况，即每次在有拟稳点的位移分量t检验量超过临界值时，只剔除位移分量最大的拟稳点，保证了拟稳点位移显著性判定的正确性。本文开发了GPS大坝变形监测网的数据处理软件并对某土石坝GPS变形监测网三期观测数据进行拟稳预平差、粗差定位与剔除、拟稳平差、精度评定、位移显著性检验，验证了数据处理数学模型与软件编写的正确性。本文研究并推导了在站心地平坐标系下GPS观测数据与其它地面测量数据三维变形监测网联合平差的数学模型，给出的GPS与地面测量数据三维变形监测网联合平差的数学模型，最多可同时处理七类观测值：GPS基线向量、斜距、平距、水平方向、水平角、垂直角、水准高差，在数据处理模型中考虑了垂差和垂直折光的系统误差影响，通过参数化方法消除其影响，并给出了垂直折光对垂直角影响的三种折光模型。本文推导了Helmert后验方差估计的改化计算公式，简化了原计算公式的计算模型，计算工作量也大大地减少。