本发明公开了一种垂线偏差测量装置及方法。在过垂线偏差测点的任意两正交方向上选择四个辅助测点，要求每个方向上两辅助测点之间的距离相等，在辅助测点上安置垂线偏差测量装置进行GNSS高频观测，计算辅助测点两正交方向的精密大地高高差、基线长度、方位角，同时利用流体静力水准测量装置测量辅助测点间两正交方向的精密水准高差，进而利用辅助测点间两正交方向的大地高高差、基线长度、水准高差的数学关系计算垂线偏差测点在两正交方向的垂线偏差分量，最后利用两正交方向垂线偏差分量与方位角及垂线偏差的子午分量和卯酉分量之间的关系计算垂线偏差的子午分量和卯酉分量。本发明可全天候作业，工作量小，节约人力物力，成本低，精度较高等优势。