在精密工程施工過程中，技術(shù)精度要求極高，往往需要精確到±5角秒和亞毫米級(jí)的程度，否則就可能“失之毫厘，謬以千里。”比如，修建超長(zhǎng)隧道、海底隧道，方向須精確到±5角秒，否則就會(huì)使隧道貫通出問題。在修建大壩和超高建筑時(shí)，工程的變形監(jiān)測(cè)（也稱安全監(jiān)測(cè)）同樣至關(guān)重要，哪怕出現(xiàn)極小的變形，就可能使工程毀于一旦。實(shí)時(shí)亞毫米級(jí)精度測(cè)距與機(jī)器人變形監(jiān)測(cè)技術(shù)，能從1000m以外，發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)對(duì)象1毫米以下的異常，便于盡快發(fā)現(xiàn)與解決問題。這些高精度的技術(shù)監(jiān)測(cè)，都是世界性難題，其中單波亞毫米級(jí)精度測(cè)距，被相關(guān)國(guó)際學(xué)術(shù)組織認(rèn)為“不可能實(shí)現(xiàn)”，精度優(yōu)于5角秒的定向儀器也被列入“禁運(yùn)清單”。
中南大學(xué)教授張學(xué)莊上個(gè)世紀(jì)70年代，就致力于精密監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究和攻關(guān)。數(shù)十年如一日，他帶領(lǐng)自己的團(tuán)隊(duì)，相繼攻克一系列重大技術(shù)難題，發(fā)明了自動(dòng)陀螺定向技術(shù)和高精度自動(dòng)陀螺全能儀，定向精度優(yōu)于±5角秒，打破了國(guó)外的封鎖。突破國(guó)際性難題，發(fā)明了亞毫米級(jí)精度的單波測(cè)距技術(shù)和儀器，還發(fā)明了機(jī)器人實(shí)時(shí)亞毫米級(jí)精度自動(dòng)位移監(jiān)測(cè)技術(shù)與儀器，攻克變形監(jiān)測(cè)難題，指標(biāo)國(guó)際領(lǐng)先，極大提高了工程變形與安全監(jiān)測(cè)能力。目前，已取得發(fā)明專利4項(xiàng)，軟件著作權(quán)3項(xiàng)。以該發(fā)明生產(chǎn)的100多臺(tái)（套）儀器已廣泛應(yīng)用在地鐵、隧道、大橋等精密工程以及計(jì)量與儀器監(jiān)測(cè)中，產(chǎn)生了巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。
