大口径天线在很多领域都有广泛的应用。随着技术的发展，天线的口径越来越大，设计精度越来越高，环境效应对天线精度的影响也变的至关重要。本文围绕大口径地面站天线在室外环境下的温度监测问题做了以下工作：太阳辐射下天线结构温度场分析和天线温度监测传感器布局设计。太阳辐射下的天线结构温度场分析方面，研究了某大口径抛物面天线的日照温度场变化规律。将复杂的天线结构简化为合适的有限元模型，同时也将环境条件转化为合适的边界条件，考虑天线结构各个部分的遮挡效应，对天线整体结构进行了瞬态温度场仿真，得到了天线结构上的温度场及其变化规律。天线温度监测传感器布局方面主要研究了以下两方面内容：第一，天线面板温度场重建。以重构后温度场的均方根误差为标准，比较了距离反比插值方法和BARNES客观分析方法的重构效果，选定BARNES客观分析方法作为温度场重构方法。第二，基于优化方法的天线温度监测传感器布局设计。比较了遗传算法(GA)、启发式搜索方法(ESPS、WOBI)的优化速度及效果。针对启发式搜索方法计算量大且无法收敛于全局最优解的缺点，将遗传算法中的概率搜索引入启发式搜索方法，提出了PESPS及PWOBI方法，这不仅大大减少了优化求解时间，且明显改善了设计效果。此外，在编程时采用并行计算，进一步缩短了计算时间，提高了求解效率。基于上述方法，分别以天线反射面在单/多时间点的温度场复原效果为目标，采用单目标/多目标优化方法，求解给出了对应的传感器布局方案，温度场复原效果较好。本文对上述问题进行了有意义的探讨，阐述了相关理论和方法，给出了相关的技术路线和初步的结果，对大口径地基天线温度监测系统设计有一定的借鉴作用。