本发明公开了一种基于倾角和参考点位置补偿的隧道变形自动化监测系统，包括电源、数据采集系统、数据传输系统、数据储存系统、数据运算和访问系统，数据采集系统包括多个倾角测量装置、标靶和图像采集设备，将多个倾角测量装置首尾相连串联安装于隧道衬砌上，并在装置一端固定一个标靶，洞口外固定图像采集设备，图像采集装置通过对标靶的识别输出标靶的位移数据，倾角测量装置将倾角和装置长度数据输出，数据传输系统将图像采集装置和倾角测量装置监测到的数据传输入数据储存系统存储，数据运算和访问系统通过倾角测量装置监测到的数据计算出隧道衬砌各点的位移，利用标靶的位移数据进行误差补偿，并通过远程客户端反映隧道断面的变形情况。