本发明公开了一种高心墙堆石坝空天地一体化监测方法，属于高心墙堆石坝技术领域，包括：S1：基于北斗导航定位系统、天基雷达干涉测量和无人机LiDAR，获取多尺度高心墙堆石坝表面形变位移监测数据；S2：根据所述多尺度高心墙堆石坝表面形变位移监测数据，建立空天地一体化耦合时空动态滤波的时序位移三维融合模型；S3：联合采用大型土工离心试验机试验、大尺度室内材料试验，大规模精细化数值模拟、原型监测和现场试验数据的反演分析，研究所述时序位移三维融合模型不同应力条件下的变形机理。本发明能够为研发可信有效的监控分析预报模型提供基础的数据支撑。