野外环境天空偏振建模对准测量装置，提供方向基准并对复杂环境下天空偏振模式进行检测。该装置构成包括偏振图像测量模块、旋转驱动模块、激光标线模块、平台对准模块，用户控制和处理模块。检测时平台对准模块使成像通光轴与激光标线仪的中心轴线对准共线；基于激光标线模块，使装置参考方向与GPS测得的外部参考矢量对准，得到天空偏振图像的方向基准；用户控制和处理模块传送用户指令，使旋转驱动模块控制偏振片进行有序旋转，调节相机输入光的偏振态；同时使偏振图像测量模块测得偏振图像信息。该装置及检测方法适用于野外复杂环境下检测天空偏振模式，并为天空偏振建模提供可靠的方向基准。