在精密工程施工过程中，技术精度要求极高，往往需要精确到±5角秒和亚毫米级的程度，否则就可能“失之毫厘，谬以千里。”比如，修建超长隧道、海底隧道，方向须精确到±5角秒，否则就会使隧道贯通出问题。在修建大坝和超高建筑时，工程的变形监测（也称安全监测）同样至关重要，哪怕出现极小的变形，就可能使工程毁于一旦。实时亚毫米级精度测距与机器人变形监测技术，能从1000m以外，发现监测对象1毫米以下的异常，便于尽快发现与解决问题。这些高精度的技术监测，都是世界性难题，其中单波亚毫米级精度测距，被相关国际学术组织认为“不可能实现”，精度优于5角秒的定向仪器也被列入“禁运清单”。
中南大学教授张学庄上个世纪70年代，就致力于精密监测技术的研究和攻关。数十年如一日，他带领自己的团队，相继攻克一系列重大技术难题，发明了自动陀螺定向技术和高精度自动陀螺全能仪，定向精度优于±5角秒，打破了国外的封锁。突破国际性难题，发明了亚毫米级精度的单波测距技术和仪器，还发明了机器人实时亚毫米级精度自动位移监测技术与仪器，攻克变形监测难题，指标国际领先，极大提高了工程变形与安全监测能力。目前，已取得发明专利4项，软件著作权3项。以该发明生产的100多台（套）仪器已广泛应用在地铁、隧道、大桥等精密工程以及计量与仪器监测中，产生了巨大的社会和经济效益。
