随着无线通信技术、微处理技术和传感器技术的发展，由大量传感器节点以无线自组织方式构成无线传感器网络，广泛应用于战场监控、环境监测、医疗救助和动物跟踪等领域。用于环境监测应用的传感器网络和WWW技术结合，构成了Sensor Web技术，提供人类实时访问感知对象的接口。土壤湿度是地球科学重要的监测对象，本文具体研究了基于Sensor Web技术的原位土壤湿度感应的节点部署。由于节点能量的有限性，不管何种感知应用，节点通常采用能量高效的非连续工作方式，这必定影响网络的监测质量，详细研究了节点的节能策略如何在不同监测需求(高的数据精度、高的覆盖强度或低的包延时等)下的分析和设计。本文主要工作如下：(1)研究了原位土壤湿度感应中最优化节点部署和场景估计。结合土壤湿度的特征和空间高斯过程，提出一种可扩展的、鲁棒的、更优性能的基于簇的节点部署算法，并在理论上证明基于簇的最大互信息部署算法为常数近似最优部署结果。(2)提出原位土壤湿度感应中基于压缩感知技术的能量高效的测量调度和估计方法。为了掌握土壤湿度在时域上的变化特征，提出基于压缩感知理论的稀疏采样和完全恢复的能量高效的工作机制；同时提出基于部分可观察的马尔科夫决策过程的节点测量调度和估计。(3)深入分析密集型传感器网络中能量节约水平和k-覆盖强度之间的关系。构建密集网络中k-覆盖强度的概率模型，理论推导2-覆盖强度网络中，能量节约水平和覆盖强度、节点个数/密度之间的关系。(4)考虑延时容忍的无线传感器网络，构造满足给定能量成本的最小化包延时问题。为了解决该问题，将最小化原始问题转换为其对偶的最大化目标函数，并提出次最优该对偶问题的贪婪算法。