4.2 特殊的测量方法
特殊的测量方法包括倾斜测量和激光准直测量。在垂直位移观测过程中，对于墩台本身的倾斜可使用短基线倾斜仪，如垂直摆锤式和水准气泡式倾斜仪来测定两点之间的高差变化；而对于相邻墩台的高差变化可使用长基线倾斜仪进行测定。长基线倾斜仪采用静力水准原理制成，其精度可达到10-6。
在横向位移观测中，采用激光准直，如激光经纬仪准直和波带板激光准直来测量各桥墩上观测点与激光束的偏离值在大气条件下，激光准直的精度为10-5~10-6。
特殊测量方法同大地测量方法相比，具有以下优点：(l) 使测量过程简单化；(2) 容易解决连续监测和自动化观测的问题；(3) 可以提供局部的变形信息。
4.3 摄影测量方法
主要是指近景摄影测量方法。这种方法日趋广泛地被用于大型桥梁结构或建筑结构的变形测量，原因是近十多年来摄影测量点位的测定精度显著提高，加之本身具有的特殊优点以及近年来硬件上的改进(包括高质量的摄影机和精密的量测仪器)、软件的发展和计算机的应用等等，使人们有可能利用严密的数学处理方法对摄影测量过程中的系统误差进行模拟操作，其中包括摄影机镜头的畸变和底片的变形等，并利用数理统计的方法评定观测值的质量和剔除误差，使成果的可靠性得以保证。
目前，摄影测量点位测定精度可达到2~4um(像片坐标的精度)。取决于摄影机的焦距，近景摄影测量的精度可达到摄影距离的10-5。近景摄影测量方法在桥梁变形观测的应用中，具有以下优点：(1) 能够同时测定桥墩台上任意点的变形；(2) 可以提供瞬时和完全的三维空间信息；(3) 大大减少了野外测量的工作量；(4) 可以不接触被摄物体；(5) 有了摄影底片可以观测到桥墩台以前的状态。对于跨越江河的大桥，应用近景摄影测量方法进行变形观测时，应注意选择适宜的摄影测站位置。
以上介绍了桥梁变形监测的成因及几种常用的方法。大地测量方法仍然是主要的应用手段，全站仪、水准仪在大多数项目仍然是不二的选择，但在科学技术飞速发展的今天，测量仪器越来越自动化，精密度也越来越高，GPS及测量机器人的出现让桥梁变形监测有了更多选择的余地，它们也极大地丰富了桥梁变形测量的内容，让测量工作自动化，简便化和更加精确。
5 自动电子全站仪在桥梁结构变形测量中的应用
5.1 自动电子全站仪的测量特性分析
自动电子全站仪(测量机器人)在桥梁结构变形测量中的应用越来越广泛，例如许多工程采用TCA2003来对主墩墩身垂直度进行测量。TCA2003是具有自动测量功能的全站仪，这种电子全站仪的基本特征是电子全站仪内配置有动力驱动系统和CCD相机以及相应的目标识别软件和电机驱动软件，当自动电子全站仪粗略照准目标后，通过按键输入测量命令，自动电子全站仪中的CCD相机可自动借助目标识别软件对返回的信号进行逻辑分析，准确判断出棱镜中心的位置，然后，自动启动伺服马达驱动软件及数据采集、处理、储存软件，伺服马达驱动电子全站仪自动照准棱镜中心自动完成系列测量动作(包括正倒镜零视差照准、测量、记录、计算、存储等工作)。它的另一个特点是，当反射棱镜采用全方位棱镜时，自动电子全站仪可以在专用机载软件的支持下，实现对移动目标的自动追踪定位，自动追踪测量的响应速度目前可达每秒钟几次的水平。
自动电子全站仪的上述优异性能为各种工程结构物的实时(确切地说是准实时)三维动态变形监测奠定了必备的基础和条件。通过填密的思考与试验，成功地实现了自动电子全站仪对各种工程结构三维变形的自动实时监测，下面以平寨特大桥三维动态变形自动实时监测系统为例谈一下自动电子全站仪的自动实时监测过程。
5.2 监测基准点系统的布置
监测基准点系统由2个基准点构成，用于强制归心安置自动电子全站仪的称为基站(基站与其它点的仰俯角应在-10o~10o之间)，用于强制归心安置反射棱镜的称为后视基站。2个基准点均应设置钢筋混凝土强制归心高墩式标志，2个基准点间应通视。2个基准点处地质结构稳定，与基岩连结。
形变监测点系统由均匀分布在桥梁关键部位的若干个桥梁形变测点(称形变点)构成。应该设置形变点的桥梁关键部位的选择方法因桥型的不同而有所不同，桥台迎水面上方桥面、锚旋处、桥墩上方桥面、桥跨中点处桥面是必设形变点的地方，其它应设形变点的地方有拱桥拱圈的中点处、桥梁的接缝处桥面、悬索桥与斜拉桥桥塔双侧根部及顶部。形变点均应与基站通视。形变点应为强制归心反射棱镜连接点，在形变点位置钻孔通过膨胀螺栓将特制的反射棱镜强制归心，连接承台固定在桥面边缘处，并在嵌固处灌浆以确保承台与桥面的可靠、稳定联接。
5.3 监测三维空间坐标系统的选择
以过桥面平均高程位置的水准面为距离投影面以大致北方向作为零方位角方向，以适当的高程值为基站A的高程(高程系统采用光电测距三角高程大地高)，以过桥梁中点的子午线作为中央子午线，立起桥梁监测的独立三维空间坐标系统。桥梁监测独立三维空间坐标系统的构建方法是，假定基站A的平面直角坐标为(XA，YA)，基站A到后站B的方位角为。AB，基站A的高程为HA。当然，XA、YA也可以取A点的国家坐标(1954北京坐标系或1980国家大地坐标系)HA可以取A点的国家高程(1956黄海高程系或1985国家高程基准)。
5.4 基础测绘
基础测绘在所有监测标志设置完毕1个月后进行。在反射棱镜适当位置贴上标号签，在标号签上填上点号，以确保每个棱镜总放在自己所在的点上(即镜、点关系固定)。将各反射棱镜按其标签号强制归心安置在各棱镜点上，将自动电子全站仪强制归心安置在基站上。利用特制的强制归心电子全站仪连接承台及强制归心棱镜连接承台，自动电子全站仪及棱镜均不需要带基座。这样，在整个监测过程中只要采用的自动电子全站仪不变(即始终用同一台自动电子全站仪)。棱镜不变，就可以在整个监测过程中将仪器高及棱镜高设置为零，从而消除了仪器高及棱镜高的测量误差，也就是说A点的独立三维坐标(XA，YA，HA)即为A点自动电子全站仪横、竖轴交点处的坐标，AB的独立方位角αAB即为A点上自动电子全站仪横、竖轴交点到B点上反射棱镜中心的方位角。
棱镜及自动电子全站仪安置完毕后，人工操作自动电子全站仪测出各棱镜中心的独立三维基础坐标(Xi，Yi、，Hi)。利用自动电子全站仪的用户编程软件，依照各棱镜中心的三维基础坐标设定自动观测的观测顺序程序，并将程序上载到自动电子全站仪中。需要说明的是，人工操作自动电子全站仪观测各棱镜中心获取独立三维基础坐标时，只需要对每个棱镜进行人工粗瞄准，然后启动自动测量功能，让电子全站仪自动聚焦、自动精瞄、自动正倒镜观测完成测量工作，从而实现零视差、零偏心观测。