在精密工程施工過程中，技術精度要求極高，往往需要精確到±5角秒和亞毫米級的程度，否則就可能“失之毫厘，謬以千里。”比如，修建超長隧道、海底隧道，方向須精確到±5角秒，否則就會使隧道貫通出問題。在修建大壩和超高建筑時，工程的變形監測（也稱安全監測）同樣至關重要，哪怕出現極小的變形，就可能使工程毀于一旦。實時亞毫米級精度測距與機器人變形監測技術，能從1000m以外，發現監測對象1毫米以下的異常，便于盡快發現與解決問題。這些高精度的技術監測，都是世界性難題，其中單波亞毫米級精度測距，被相關國際學術組織認為“不可能實現”，精度優于5角秒的定向儀器也被列入“禁運清單”。
中南大學教授張學莊上個世紀70年代，就致力于精密監測技術的研究和攻關。數十年如一日，他帶領自己的團隊，相繼攻克一系列重大技術難題，發明了自動陀螺定向技術和高精度自動陀螺全能儀，定向精度優于±5角秒，打破了國外的封鎖。突破國際性難題，發明了亞毫米級精度的單波測距技術和儀器，還發明了機器人實時亞毫米級精度自動位移監測技術與儀器，攻克變形監測難題，指標國際領先，極大提高了工程變形與安全監測能力。目前，已取得發明專利4項，軟件著作權3項。以該發明生產的100多臺（套）儀器已廣泛應用在地鐵、隧道、大橋等精密工程以及計量與儀器監測中，產生了巨大的社會和經濟效益。
