针对范围在十几米至几十米、法向矢量变化大的复杂曲面测量问题，提出一种无干扰精密测量方法。通过光学投射的方法设置测量点和全局控制点，利用定向相机结合固定于测量相机上的定向靶标，解决测量相机初始位置姿态估计问题，进而利用光束平差优化方法解算被测点精确的空间三维坐标。克服了现有方法中必须在被测表面设置编码特征的局限，快速、有效且不会干扰被测曲面。实验表明：原理方法可靠，测量数据总体均方根误差为0.07 mm，能够高精度、高效率地解决大型空间复杂曲面的无干扰精密测量问题。