在大尺寸空间坐标测量领域,由于测量空间大、结构复杂、精度要求高、现场环境复杂等问题,坐标测量是其中的关键技术之一,其点位误差的解析与表达是关系到测量结果是否符合要求的重要指标,激光跟踪仪的出现为坐标测量提供了新的解决方案。本文从激光跟踪仪测量系统的原理出发,以空间点位误差表达为主线,利用数值模拟仿真分析了空间点位误差的分布规律,构建了空间点位误差椭球模型。以协方差矩阵来评价转站误差的不确度,并利用误差椭球实现不确定度的可视化。通过实验验证了基于误差椭球的数据融合算法能够提高多测站测量数据的精度,实现了大范围、高精度、高效率的大尺寸空间测量。论文研究内容如下:(1)介绍了激光跟踪仪的测量原理及误差来源,分析了激光跟踪仪的测角和测距误差对点位精度的影响,并设计相关的实验验证了实际应用中测量精度低于标称精度。(2)针对空间点位测量精度的分析与表达,系统探讨了数学解析法、数理统计法和误差椭球法表达点位误差的技术优势,为大尺寸坐标测量的误差解析提供理论基础。利用MATLAB软件对影响测量精度的因素进行了仿真分析,实现了任意空间点位的误差椭球的可视化。(3)构建了转站误差分布模型,采用协方差矩阵表达转站误差参数和坐标转换不确定度,利用误差椭球实现了转站精度的可视化。基于灵敏系数,分析了公共点不同空间布局对转换精度的影响规律,为大尺寸坐标测量中公共点的布局优化提供参考。(4)探讨了影响转站精度的因素,以转站参数误差的灵敏系数作为评价标准,分别从公共点的个数、公共点布局以及包络性等几个方面具体分析了影响公共点精度的规律。基于误差椭球理论,按照误差椭球大小和形状来确定权值,采用加权融合算法实现了多测站测量数据的融合,仿真分析和工程案例验证了融合后的测量数据精度明显提高。