在现代工业生产领域，工业设备形位检测技术已广泛深入到设备定位、安装、校正、变形监测以及产品质量检验等各个环节，其本质为几何量测量与分析，主要实现手段为空间三维坐标测量技术，业已成为精密测量技术的热点问题。论文首先对九大类大尺寸空间坐标测量系统的原理、特点、技术优势和局限性进行了研究、比较和总结。在此基础上，主要围绕两类三角法测量系统——经纬仪测量系统与数字近景摄影测量系统的三角法解析、定向测量方法及算法改进、像点坐标的亚像素定位技术、集成化方案和数据处理算法、测量精度仿真分析及网形优化等关键技术展开研究，并完成了相关的模拟实验和工程实际应用工作。论文的主要研究内容如下：　　（1）对经纬仪测量系统和数字近景摄影测量系统的原理进行了三角法解析。依附有限制条件的间接平差模型，对传统的经纬仪垂直角视距法定向测量进行了算法改进，通过实验分析，验证了改进算法在10m范围内绝对定向与三维坐标解算结果与Leica Axyz算法的偏差在0.03mm以内，并基于该算法自主研制了测角三维坐标采集系统3DCoorsA（2011SR017182）。　　（2）在标志图像中心亚像素定位方面，提出了一种基于灰度梯度峰值检测的边界直接搜索算法，基于Matlab GUI编制了相应的像点坐标提取软件，结合灰度加权重心法与数学形态法、Canny边缘检测算法进行了对比仿真实验，验证了该算法的定位精度为0.03像素，且抑制成像噪声的能力较强。　　（3）研究了经纬仪测量系统与近景摄影测量技术的联合作业方法——“分体式”作业与“固连式”作业。对于前者，以室内定轨移动摄影测量系统的工程试验为例，介绍了其作业方法和测量精度；对于后者，设计并制作了基于经纬仪的相机连接装置，定义了偏心距、偏心倾角、偏心夹角、主轴倾角、主轴夹角和主轴旋角等6个相机姿态参数，推导了它们与外方位元素之间的换算关系；研究了基于3点3片角锥体原理的空间后方交会求解相机姿态参数的数据处理算法；分析并解决了经纬仪虚拟像平面动态选取问题以及虚拟、实体像点坐标观测值的定权问题；研究并给出了集成化三角法测量系统的自检校光束法平差模型和算法流程。　　（4）根据坐标解析计算式推导了经纬仪相对定向的误差模型，通过系统仿真和测量实验，分析了该误差对目标形位检测的影响规律，指出了其根本原因在于两个强制约束：物方空间坐标系强制约束在测站点上，交会水平角强制约束在起始方向线上，并通过实验验证了配合外标志法和光束法平差模型消除该误差影响的有效性。　　（5）从既定相机参数及共线条件方程出发，推导了集成化系统正直摄影、交向摄影的误差模型。基于Matlab GUI设计了三角法测量系统精度估算的仿真分析程序，对经纬仪绝对定向参数优化、相对定向误差影响、摄影构形参数对点位中误差的影响规律等进行了仿真分析，提出了提高系统测量精度的相关措施。并基于仿真和实验分析的结果，提出了集成化系统网形优化设计的主要内容和基本原则。　　（6）开展了长方体工业目标形位检测的模拟实验，分析了集成化三角法测量系统的测量精度水平，并将三角法测量技术成功应用于矿山立井提升设备位姿检测、浮法玻璃生产线辊子姿态测量及机器人手臂末端执行器的空间姿态检测等工程实践，验证了三角法测量系统解决设备形位检测技术难题的有效性与可靠性。