地下立体交通工程箱涵顶进置换工法是采用对地面影响较小的矩形顶管施工管幕为先导，顶进箱涵并逐步置换管幕，形成地下立体交通工程。箱涵引导测量犹如隧道施工的“眼睛”，给出管幕、箱涵推进的位置和方向，是保证在允许的偏差范围内顺利贯通的技术。管幕顶进精度控制直接影响后期的箱涵推进与贯通，故需严格控制测量精度。箱涵顶进过程中，实时获取箱涵的姿态，对于控制箱涵的正确顶进起重要的作用，是确保工程质量的关键环节。无论是管幕、箱涵、还是地铁隧道的盾构机、非开挖的地下管线，如何确保高精度的引导测量，一直是地下隧道工程中的热点难题。 项目针对桥隧的箱涵顶进置换管幕顶推工程、地铁隧道挖掘工程、超长非开挖顶管工程的施工导向控制的实际问题，对参考基准的建立，多传感器集成与数据联合处理、数据实时传输、结果可视化以及质量保证体系等进行系统研究，建立了完整的导向控制理论、方法和技术；开发了具有自主知识产权的箱涵顶进置换管幕顶推过程的自动导向、地铁隧道盾构机自动导向、超长非开挖顶管自动导向等软硬件系统。项目提出了大角度旋转非线性基准变换理论，实现了大型桥隧工程统一坐标框架的建立；建立了地下线型工程导向控制误差分析理论，确立了合理的箱涵置换管幕顶推、地铁隧道挖掘、超长非开挖顶管等导向控制方案和技术；创建了利用测量机器人联合高精度陀螺仪、双轴电子倾斜仪和行程PLC的传感数据来提高导向控制精度的技术；提出并采用多传感器融合采集技术和方法，将稳健估计理论推广到桥隧工程几何形状拟合中，显著消除了观测异常的影响。以上创新成果有效提高了导向控制的精度和可靠性，并实现了完全自动化。 创见与创新：① 提出城市地下工程智能化测量理论体系，建立了完整的导向控制理论、方法和技术。② 提出利用刚体定位原理建立箱涵姿态定位的算法。③ 创建了利用测量机器人联合双轴电子倾斜仪、高精度陀螺仪和行程PLC的传感数据来提高导向控制精度的技术；提出并采用多传感器融合采集技术和方法，智能协同测量中多传感器融合导向的定位精度和误差传播理论。④研发了具有自主知识产权的箱涵顶进置换管幕顶推过程的自动导向、地铁隧道盾构机自动导向、超长非开挖顶管自动导向等软硬件系统。 本课题获得授权发明专利3项、申请发明专利3项，在国内外核心刊物发表相关论文20篇。项目已于2013年1月由上海市科委组织验收，由中国工程院院士叶可明为主任的七位专家给予公正的评价：研究成果达到国际先进水平。 目前项目成果已成功应用于上海金山立体交通箱涵工程、汕头2080米超长过海底非开挖顶管工程、丹阳超长取水顶管工程、杭州地铁工程、苏州地铁工程、上海地铁工程、上海青草沙取水工程、福州电力曲线顶管等重大工程中，实现了多模式的施工自动导向控制等多方面的集成应用，取得了显著的社会和经济效益。