GPS观测值中的系统误差种类繁多、机制复杂,是影响GPS定位精度的决定性因素;此外,利用GPS观测值中的某些系统误差可进行其它学科的研究,如对流层延迟、电离层延迟是大气科学的重要信息.本论文较系统地研究了GPS相位观测值中各项系统误差的模型及提取方法,在分析提取各项系统误差后残差特性的基础上,提出一种提高GPS单点定位精度的方法.论文除研究了现有GPS系统误差及数据处理若干理论外,主要作了以下工作.引入半参数自然样条回归模型解算整周模糊度,总结了半参数法在应用时的若干问题,提出先求近似解使得参数和系统误差的量级相当的改进方法以提高解的准确度和缩小解的搜索区间;平滑参数α的确定是半参数法的关键问题和难点,本文提出了根据观测值的先验精度和广义交叉核实法联合确定α值的方法,解更符合实际并缩小了α的搜索范围,同时分析了L曲线法的两拐点之间的区域的解的性质;利用电离层延迟分析了电离层的基本特性,试验表明由于电离层电子密度的不均匀,采用实测数据模拟区域电离层延迟模型比采用经验模型计算更符合实际;对采用论文中所述方法提取系统误差后的残差进行了分析,结果表明残差可视为由与高度角显著相关的抛物线部分和呈现不同波动的周期部分组成,根据此特性,提出了一种提高GPS单点定位精度的方法;最后,对利用本论文结果进一步改善系统误差的模型及求取如多路径等变化复杂的误差提出了建议.