采用光学棱镜测量技术为主的技术方案。在盾构内部正上方布置3个光学棱镜，全站仪检测盾构内3个棱镜的位置，由计算机根据空间测量计算得出盾构的运动姿态，包括盾构掘进施工需要掌握的切口平面、切口高程、盾尾平面、盾尾高程等偏差，以及盾构倾斜角和盾构转角数据。如果盾构内某棱镜受到施工环境干扰，只要测出 2个目标棱镜，结合安装在盾构内的电子倾斜仪数据也可以计算出盾构姿态。后视棱镜作为地面绝对坐标引入的参考基准，以动态校验全站仪的空间位置。盾构掘进过程中，需要及时掌握盾构的姿态变化数据，以提供纠偏依据。根据盾构掘进的速度和盾构姿态数据尚未参与盾构掘进自动控制的现状。一般认为1min的采样周期就能满足工程应用要求。
1) 系统由全站仪、目标棱镜、倾斜仪、计算机组成 。
(1) 该系统选用TPS1200全站仪，利用ATR功能，可自动搜索棱镜，并使望远镜十字丝精确照准目标。该全站仪可实现与其他设备的通信。
(2) 采用徕卡小棱镜或 360°小棱镜，目标棱镜固定在盾构机内，为系统自动跟踪测量提供目标。
(3)采用NS-15/P2SAMS-A型高精度双轴传感器，检测盾构机的坡度与滚角。该传感器精度为0. 01°，为数字量输出的倾角传感器，量程范围为± 15°，输出的是 RS232 信号。
(4) 选用无线收发转换器( SAMS-C和SAMS-B) ，建立盾构内计算机和置于隧道内测量平台上的全站仪的通信链路。
(5) 计算机实现测控运算和系统集成功能。
