大型土木工程结构的健康监测与状态评估是当前土木工程学界的研究热点之一，损伤诊断是其中的一个关键问题，是建立结构预警体系的重要因素。因此，建立能准确模拟结构响应的有限元模型对识别结构损伤意义重大，其中模型修正技术是建立高精度有限元模型的关键。本文的研究工作是从数据最优的角度出发，探讨了在模型修正中如何在实测环节获取性态（数据完备性和精度）良好的响应数据，并将其应用于结构有限元模型的修正，建立能准确模拟结构局部响应的有限元模型。完成的研究工作与成果包括： 1．调研了模型修正技术的研究现状，重点对基于模型修正技术的参数识别和损伤诊断研究进行了分析。损伤识别是结构预警的关键环节之一，目前广泛应用的基于整体测点信息的模型修正技术很难有效识别初始损伤，而局部响应对损伤较为敏感，因此寻求基于结构热点区域响应信息的模型修正策略无疑更加合理。由此出发，讨论了模型修正技术中在实测响应获取上存在的一系列问题，提出了基于局部应力场信息的模型修正方法，并设计了全景光弹实验系统用于应力场信息的测量，该系统有效弥补了传统光弹性实验系统的缺陷，实现了对大尺度结构试样的测量。验证实验的结果表明，该系统是有效可行的。 2．在实验光场条件较为恶劣的情况下，将数字图像处理技术中的相关方法（数字光弹性法）用于应力场图像的分析。以四点弯曲条件下矩形梁表面的应力等差线云图为算例，通过Butterworh低通滤波和对数增强技术提高了图像质量；并通过形态学方法和canny算子对图像进行了修复；同时利用二维导数符号二值图法和条纹倍增方法精确提取了应力信息。算例分析结果表明，数字光弹性法的分析精度要高于传统的光弹应力分析方法。 3．以某大跨悬索桥钢箱梁结构中的加劲桁架为工程对象。实验中，按照全景光弹实验的要求，采用光弹性材料-聚碳酸酯制作了桁架结构的缩尺试样，利用全景光弹实验系统获取了关键节点处的等差线云图，并采用数字光弹性方法提取了应力响应信息。 4．以实测应力场信息为基准，基于灵敏度分析对桁架结构缩尺试样的有限元模型进行了修正。修正过程为了充分利用应力场信息，从应力场的分布特性入手，基于图像相似度构造了目标函数，并对其优化求解得到目标有限元模型。模型质量检验的结果表明，本文提出的基于局部应力场信息的模型修正方法是可靠的。