水文地面监测站网是水资源规划与管理所需的最基本的数据采集系统,地面站网的布局与优化对于区域水资源评价、水循环过程模拟、水资源开发利用及水灾害防御等至关重要。通过多年的建设,我国水文监测站网已初具规模,但地区差异较大,总体控制程度仍然偏低。随着我国新时代水利改革和智慧水利建设等工作的开展,行业的精细化管理对数据时空分辨率的要求越来越高,对水文监测提出了更高的要求。遥感技术的飞速发展和应用推广,为水资源管理提供了丰富的高时空分辨率的数据源,给传统站网布局的改进提供了机遇,天地一体化的水文立体监测站网成为研究的热点和发展方向,对站网的设计方法、异构数据的应用等方面提出了新的挑战。本文围绕行业监测需求及数据获取背景,深入分析遥感数据在水文地面站网布局中的应用优势,探究融合遥感信息改善地面监测站网布局的方法。具体地,本文主要从以下三个方面开展了研究:一是系统梳理国内外站网布局的发展、方法,总结分析存在的问题,构建融合遥感信息的地面监测站网布局的总体框架,提出从站网的时间特征、站网的空间特征以及站网的应用精度等三个方面进行站网布局及优化的理论方法。应用信息熵方法计算和衡量水文站网间的信息通量,描述站网捕捉的水文要素时间特征的能力,引入遥感信息,构建遥感与地面监测信息融合的站网空间特征及应用精度指标的函数表达。根据优化问题特点,选取优化求解算法;二是以雨量站网优化布局为例,对于地面监测主导的站网布局,针对新增站点优化和已有站点位置优化两类优化布局问题,基于融合遥感信息的水文站网优化布局理论,构建雨量站网优化方法。为避免熵理论在站网信息量连续计算熵的难度,对不同离散方法和熵目标方法在雨量站网优化布局中的应用效果进行对比分析,明确了不同方法的适用场景,为信息熵理论更好地应用于地面监测站网优化布局提供参考;三是以墒情站网优化布局为例,对于遥感监测主导的站网布局,构建了融合遥感信息的站网空间特征监测能力和应用精度的计算方法,在地块和公里两种尺度上,进行了新增墒情站点数量和位置的优选。为解决墒情遥感监测与地面监测数据的不同步问题,应用STARFM算法进行了 GF6号卫星数据与MODIS数据的时空融合,为墒情站网优化提供卫星与地面监测协同匹配的墒情监测数据集。论文主要创新点包括:1.提出了融合遥感信息的水文站网优化布局的理论框架,构建了水文站网优化布局的目标函数,提出了水文站网效能描述的时间、空间、精度三维指标体系及融合遥感信息的函数表达,构建了优化求解算法体系。2.基于融合遥感信息的水文站网优化布局理论,构建了以地面监测主导为特征的雨量站网优化布局方法。对新增站点优化和已有站点位置优化两类优化布局问题,均能有效改善站网对降水空间特征的捕捉能力、显著提供站网监测精度。3.基于融合遥感信息的水文站网优化布局理论,构建了以遥感监测主导为特征的墒情站网优化布局方法,能有效改善站网获取区域墒情信息的能力,并有利于墒情遥感监测精度的改善。