地下管线非开挖铺设施工技术是当今地下管道铺设中的一项重要技术。而传统的物探测量技术对基于此方法施工的地下管道的形状与位置信息的获得有诸多限制，如地质条件埋置深度限制等。其测量精度受环境影响较大。 “非开挖地下管道测量系统关键技术研究”是针对以上传统物探方法的不足之处而提出的，旨在通过对关键技术的研究来实现保证一定精度的测量，且受环境影响较小的非开挖地下管道测量系统。本项目得到了国家自然基金、上海市重大科技攻关项目及上海市第二期重点学科的资助。 作为“非开挖地下管道测量系统关键技术研究”项目的重要内容之一，本硕士论文的主要内容是管道内传感头系统的设计，以及基于空间方向角的地下管道形状位置重建技术。围绕这一主要内容，本文介绍了管道内传感头的各个部分的系统设计及管道形状位置的重建的关键技术研究。其中，第一章介绍了国内外在非开挖地下管道探测方面的研究情况。在第二章中介绍了整个系统的设计方案，并着重论述了作为重要部分的管道内传感头子系统的组成与系统设计。在第三章中，对基于曲线离散点空间方向角的管道形状的重建技术进行了研究，并使用典型管道形状对重建方法进行初步验证。第四章中，设计了管道内定心装置，介绍了其工作原理与控制方法，给出了实验结果。在第五章中，设计了管道内水平平台的机构及其控制方法研究，进行了试验获得了满意的结果。在第六章中，设计了整个管道内传感头的控制系统，以及其控制软件，实现了在上位机控制下的管道内传感。最后在第七章中介绍了本课题所研究的“基于空间方向角的非开挖地下管道探测方法研究”的结果。实际证明本系统在非开外地下管道检测方面取得了良好的效果。