En este artículo, se presentan los modos experimentales de un marco de seguimiento de teodolito fotoeléctrico a gran escala. Sobre la base de los datos experimentales y el enfoque de optimización sin gradientes, se presenta la estrategia de modelado y el modelo de elementos finitos dinámico equivalente parametrizado. Durante el proceso de modelado, se simplifican razonablemente los ejes, las unidades de nivelación de tres puntos y otros componentes. Se introducen factores de influencia como la rigidez de contacto como parámetros dinámicos en el modelo. El modelo paramétrico optimizado obtenido demuestra que la estrategia de modelado de linealización representa con precisión las características de respuesta dinámica de este tipo de estructura. El error relativo máximo de las primeras cuatro frecuencias naturales entre la simulación numérica y los datos experimentales es del 4.45% cuando se tiene en cuenta la consistencia de las formas modales. Los resultados de la investigación en este artículo pueden proporcionar orientación ingenieril para el diseño de optimización de rigidez dinámica del marco de seguimiento de teodolito fotoeléctrico a gran escala.