本发明公开了一种基于光电跟踪的火炮身管空间角测量装置，身管轴线引出机构由火炮身管的炮口端插入火炮身管内部，与火炮身管内壁紧配合且固连，高精度单轴伺服转台与身管轴线引出机构固连，激光测距模块、CCD相机、水准气泡安装在高精度单轴伺服转台上，靶板架设在火炮身管正前方，双天线北斗定向接收机的两个北斗天线分别安装在高精度单轴伺服转台和靶板的上方，计算机通过线缆与高精度单轴伺服转台连接。本发明还公开了一种基于光电跟踪的火炮身管空间角测量装方法，本发明利用姿态解算算法可以快速得到火炮身管在地理坐标系下的方位角和俯仰角。操作简单，自动化程度高，可有效避免人为操作误差。