GPS技术具有全天候、远距离、长时间观测高精度、两点间不需要通视等优点,而全站仪技术在大致2km内精度优势明显,测量效率高,灵活性好。在控制测量中,常常将GPS技术和全站仪测量技术结合起来使用,以便发挥它们各自的优势和得到高精度的成果。在对既有GPS观测数据,又有地面全站仪观测数据的控制网进行平差处理时,如选用逐级平差,会因为原始数据误差,全网精度降低,平差成果真实性受到影响。联合平差可消除逐级平差中原始数据误差的影响,提高数据处理的自动化程度。本文中,椭球面上GPS和地面全站仪数据联合平差,是把地面观测值归算到椭球面上,将GPS数据和地面数据统一到同一坐标系下,再进行联合平差数据处理,以便得到精密的控制成果,同时能进行小范围和大范围的平差数据处理。本文首先介绍了各种坐标系统,并论述了常用的三类联合平差方法,包括,参心坐标系下的三维联合平差,高斯面上的二维联合平差,和椭球面上的二维联合平差,并分析比较了各类联合平差的方法的优缺点,在此基础上,推导和确定了在椭球面上进行二维联合平差的两种数学模型。针对椭球面上二维联合平差需要的地面数据归算,详细给出了地面数据归算到椭球面上的方法,并利用地球重力场模型将地面数据归算到椭球面上,通过实例分析,总结出了将地面水平方向和距离归算到椭球面上各项改正的变化情况和影响规律。椭球面上联合平差处理中,地面数据归算、近似坐标和误差方程系数的计算多次使用到大地主题解算。为了保证平差结果的准确性和迭代的收敛速度,本文推导出了具有高精度的白塞尔大地主题解算数学公式,其解算的角度精度精度不低于0.0001”,大地线精度为0.01mm,满足了联合平差的要求。在第四章,介绍了利用方差分量估计,对不同类观测值合理定权的方法。最后,利用椭球面上联合平差相关的理论和方法,运用Visual C#,设计和研制了椭球面上联合平差软件,该软件功能比较全面,能满足椭球面上联合平差的要求。本文利用该软件对实例进行处理,对结果进行了分析。