半参数估计在解决系统误差方面有独特的优势，其理论发展日趋成熟。现有的半参数估计理论主要解决系统误差仅受一维变量影响的情况，即假设系统误差仅受到单个因素影响。但是，在许多情况下，系统误差与多种因素有关，比如在GPS测量中，卫星信号在电离层和对流层的时延与卫星高度角及观测时段等因素有关。针对这类问题，本文提出一种受多维变量影响的系统误差的解决方法。半参数回归模型首先要对非参数分量的函数有一个基本假设，比如连续性、光滑性、周期性等。在本论文的研究中，将非参数分量假设为一个未知的多元光滑函数。在这种情况下，选择薄板样条拟合非参数分量是比较合适的。本论文首次将薄板样条理论引入半参数估计理论，讨论了平滑参数α的选取，推导了半参数估计的薄板样条法的正则矩阵R，分析了薄板样条法估计结果的统计性质，最后将半参数估计的薄板样条法运用于两个算例，并重点分析了重力异常数据处理算例。分析与计算表明，用薄板样条拟合多因素影响的系统误差有其独特的优势和广泛的应用前景。