通过分析标靶球定位的最小二乘定位方法及其存在的问题，提出了一种地面激光扫描标靶球定位的整体最小二乘标靶球定位方法，并推导给出了两种整体最小二乘解算法，该方法可同时考虑系数矩阵误差的影响。利用真实数据进行验证的结果表明：整体最小二乘法比最小二乘法能够得到精度更高的解算结果，有利于提高标靶球体定位的准确度。