本发明涉及海洋工程技术领域，尤其涉及水下悬浮隧道试验多维度运动位姿测量系统及计算方法，解决水下悬浮隧道多维度、多模态柔性运动变形测量难题。本发明提供的测量计算方法及系统可测量悬浮隧道弯曲、扭转或组合动态变形，并得到隧道管体任何截面处的位移或姿态，实现悬浮隧道全跨度结构的多维度、多模态柔性运动响应测量；本发明提供的测量方法及系统原理清晰、系统组成简单、算法简便、运算效率高、便于安装使用，不仅可用于悬浮隧道技术的研究，还可用于其它水下长跨悬浮式、浮式结构物试验测量中，具有广阔的应用前景。