近年来,随着水电建设的蓬勃发展,国内水资源战略开发的主战场逐渐地转移向地理条件更加复杂的西部地区。目前在建和拟建的大型水电工程多位于西南高海拔地带,高面板堆石坝成为该地区水电建设的主力坝型,面板挠度变形监测是高面板堆石坝安全监测重要的组成部分。传统点式监测仪器有着诸多弊端,光纤陀螺监测系统作为一种新的面板挠度变形监测手段,实现了挠度分布式监测,在水布垭等高面板坝中成功应用,成果显著。然而,光纤陀螺监测系统无法实现水下运行监测,在实际工程中有一定的应用局限性;同时,在硬件平台上解决传感器的同步采样问题,也对监测系统测量精度的提升有着重要意义。另外,光纤陀螺监测系统在测量过程中,往往会受到外界环境等因素的作用,产生各种噪声,进而影响监测系统的测量精度。因此,对光纤陀螺监测系统主要误差源进行分析补偿是有待研究的问题。本文主要研究了适用于水下运行的光纤陀螺监测系统,对其硬件结构展开设计研究;对光纤陀螺监测系统的主要误差源展开分析,对随机误差和常值误差中主要的温度漂移误差进行了建模补偿研究。最后,以江坪河水电站作为工程背景,将新监测系统应用到面板挠度监测中去,对其展开应用研究。（1）对光纤陀螺监测系统的误差来源展开分析,确定了主要误差来源为光纤陀螺随机误差和常值性误差中的温度漂移误差。（2）对适用于水下运行的光纤陀螺监测系统进行了重新设计,包括电源模块、数据处理存储模块、传感器模块、防水舱体模块设计。针对传感器采样不同频问题,研究了一种基于SPI协议的同步采样方法,通过室外实验加以验证。为了保证新系统的稳定性,提高数据处理效率,设计研发了新的数据处理软件和电源开关软件。（3）针对光纤陀螺的随机漂移误差,采用时间序列分析方法对光纤陀螺随机漂移信号进行建模,建立卡尔曼滤波器和自适应滤波器对其进行滤波补偿。最后,使用Allan方差方法对滤波结果展开分析,验证了两种方法滤波补偿的有效性,其中,自适应滤波补偿效果更佳。（4）分析研究光纤陀螺的温度漂移形成机理,将分段建模思想与PSO-BPNN方法相结合,建立了一种基于改进粒子群算法优化BP神经网络的自适应温度漂移模型,采用所建立模型对光纤陀螺温度漂移误差进行补偿。结果表明,新方法可以有效的降低光纤陀螺的温度漂移误差,提升监测系统的零偏稳定性,补偿效果优于传统多项式拟合建模方法,具有一定的工程实用性。（5）将适用于水下运行的光纤陀螺监测系统应用到江坪河水电站面板挠度监测中去,对典型月份的监测结果展开分析。结果表明,各个月份的监测面板挠度值是合理的,符合基本变形规律,无异常数据情况产生。