基于惯性导航技术的大尺寸三维形貌测量装置及方法，包括激光跟踪仪、便携式手持测量终端和计算机，便携式手持测量终端包括手持支架，其中高精度CCD摄像机固定在手持支架的上部，图像处理与通讯单元位于手持支架的中部，半导体激光投射器夹持在手持支架的下部，惯性导航单元夹持在手持支架的上部，计算机与通讯单元和激光跟踪仪相连，本发明结合惯性导航技术和激光跟踪仪的单点跟踪测量技术以及线激光扫描技术，系统可实现最大80米测量空间内的三维测量，具有严谨的逻辑性，工程实现简单，精度可靠，在现有激光跟踪仪的基础之上无需很高成本即可实现超大尺寸工件三维点云数据的快速，高精度获取，具有较好好的经济使用性。