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大型高性能零件部件广泛适用于航空航天、海洋探测、高速铁路列车制造等重大国防科技领域,随着现代工业的快速发展,对该类零部件的加工、装配精度提出了更高的要求。该类零部件尺寸大,加工结构复杂多变,测量精度要求高,常规测量手段很难同时保证测量精度与测量效率。三维坐标综合测量法或三维测量网构建技术,以多测量仪器联合测量、测量站位可控性强等特点,可以在保证测量精度的同时兼顾测量效率极大的提高大型零部件的制造与装配效率,而广泛应用于大空间域高精度测量领域。但在构建三维测量网过程中,测量仪器测量原理、测量方法、测量误差、测量工件结构复杂度等因素都将影响测量网的测量精度,相比IGPS、工业相机、三坐标测量机、经纬仪等测量设备,激光跟踪仪以其便携性、测量精度高、测量量程广、测量适应性强等优点成为构建三维测量网的主要测量仪器。本文对基于激光跟踪仪转站测量的三维测量网构建技术进行了研究:(1)分析了转站基准点(公共点)测量误差对转站精度的影响。将转站测量分为公共点包络型转站与公共点非包络型转站,分析不同转站方式对转站测量精度的影响。(2)以激光跟踪仪转站精度评价方式为基础,研究了公共点包络型转站精度的提升方法,建立了公共点空间关联的光束平差优化模型,实验验证经过光束平差优化后,转站精度从0.014mm提升到0.005mm。(3)针对公共点非包络型转站测量,研究了转站基准点随机测量误差、系统测量误差对转站精度的影响,提出了虑及多站位下单台激光跟踪仪测量误差的转站误差模型与转站参数修正的补偿方法,有效地提升了任意点的转站精度。(4)根据激光跟踪仪几何测量原理,建立了激光跟踪仪测量精度验证模型。在实验室中进行实验验证,实验表明水平角平均误差为达0.856″,俯仰角平均误差为2.6″。(5)蒙特卡洛仿真实验结果表明:当激光跟踪仪长度测量误差0.5μm/m、角度测量误差5μm+6μm/m时,最大转站误差为0.1747mm,补偿之后最大转站误差为0.04mm。分时多基站转站测量实验室补偿结果表明:直接转站测量时最大转站误差0.0542mm,补偿后转站误差为0.0331mm,转站精度提升38.9%。本文的研究成果为激光跟踪仪三维测量网建立提供了有效借鉴,拓展了激光跟踪仪测量误差补偿与校正方法,为提升激光跟踪仪直接测量精度与转站测量精度的研究提供了重要参考。