本发明适用于自动测量及隧道施工领域，提出了一种盾构机管片平整度测量系统，其特征在于，包括激光传感器、PLC、自动导向系统、工控机、显示器；其中：激光位移传感器实时测量掘进状态中基点至管环端面的测量点之间的间距；PLC获取激光位移传感器所测量距离并进行校正；工控机包括系统配置模块、数据通讯模块、平整度计算模块、数据存取模块和数据可视化模块；所述平整度计算模块根据基点与测量点距离、后盾体轴线空间向量、基点坐标计算得出各测量点空间坐标，继而通过拟合计算、修正处理得出校准平面方程，进一步计算得出各测量点与校准平面的距离偏差值，并将偏差数据提供给数据存取模块和可视化模块；根据此数据进行补偿操作。