近年来,由于社会经济的迅猛发展和人口的快速膨胀,为了弥补地表水的匮乏,更好的满足发展的需求,人类正在大量且过度的开采着地下水；又由于气候的因素,使得地下水得不到及时的补给,进而导致了地下水位下降和水质污染等一系列环境问题,这些同样会反过来制约和影响社会经济生活的健康发展,故加强对地下水的监测和管理至关重要。此外,一个合理的地下水监测网不仅可以动态实时的提供地下水信息,而且还可为地下水环境的科学研究提供可靠来源,同时也是决策者进行有效管理的参考标准。本文研究的目的就是鉴于地下水监测网的现存问题、其建设和维护的高昂费用、对科学研究和管理决策的重要性,以及现代创新性的监测技术和手段,来对监测网的优化问题进行探索分析,从单指标和多指标的空间分布特征两个层面,基于既定的布点数量或估算精度分别研究了地下水质监测网空间布局的优化方法,在一定程度上突破了传统的监测网优化思路。　　 本文围绕地下水质监测网的优化问题展开了研究,首先基于监测数据进行了探索性分析,通过生成的预测表面了解了当前监测网布局的现状,随后根据各个监测指标在研究区域中的统计推断结果分析了监测指标的超标情况；基于监测网现状和各个监测指标在研究区域中的分布状况,接下来分别探讨了基于单监测指标和基于多监测指标优化监测网的方法,并将其应用在了乌鲁木齐河流域地下水质监测网的优化案例中。(1)引入抽样方法来优化基于单指标的监测网,将当前已有布局方案作为先验信息和抽样条件进行抽样生成抽样方案,即可将其作为当前监测网的一个优化布局；(2)空间异质表面的无偏估计理论(MSN理论)结合了空间分层技术和克里格方法的优势,可以方便快捷的解决复杂区域的优化问题；(3)信息熵与蚁群算法的结合,本文提出的该思路分两个阶段完成优化工作:首先基于信息熵理论生成一个初步的均匀布局方案,在此基础上,经由蚁群算法完成二次优化,使得满足指定精度要求的前提下,布设的监测井尽可能的少且分布均匀。　　 本文引入和提出的三种方法中,前两种方法可用来解决基于单监测指标的优化问题,第三种方法则可同时应用在基于单指标和多指标的监测网优化中,且对于多指标的优化,又融合了多目标加权和(相当于将多指标优化问题转化成了单指标优化问题)和Pareto前沿的思想。通过案例的优化布局分析验证了三种方法的可行性,故可为其它监测网的优化工作提供一定的参考和借鉴作用。