在交通强国战略和公路行业高质量发展背景下,我国开展了新一代的智慧高速公路试点工程。推进智慧高速公路的首要问题是公路交通基础设施及其交通环境智能感知系统的建设,其中公路交通气象观测站网的建设,可以实现对各类气象灾害的监测、预报以及预警,为保持道路畅通和出行安全提供有力保障。作为智能交通基础设施的一部分,交通气象观测站点的布设位置影响着监测的范围和精度,其合理布设问题逐渐引起了社会的关注。本文首先分析了智慧高速公路交通气象观测站点布设的研究背景和研究意义,对公路交通气象观测站选址布设,路侧单元（RSU）、交通检测器、充/换电站等新基建领域交通设施的选址问题,考虑故障风险和可靠性的应急、物流、水运等设施的选址问题进行了回顾整理。介绍了智慧高速公路的概念、智慧高速公路与普通高速公路的区别,道路天气信息系统的概念、建设内容和保障机制,交通气象观测站的概念、分类以及监测的主要气象要素,多目标优化的产生背景、概念、非劣解和求解方法。然后从建设探索实践、关键技术和顶层设计以及系统架构方面介绍了智慧高速公路的发展概况,分析了智慧高速公路交通气象观测站的布设需求及存在问题,讨论了智慧高速公路对交通气象观测站选址布设的影响。针对车路协同和自动驾驶、全天候通行和主动交通管控以及伴随式信息服务三种典型的智慧高速公路应用场景,提出由建设运营总成本最小、所选站点组成系统的可靠性最大和所覆盖路段的总车辆里程数最大组成的三个目标。以规划期内允许建设的最大站点数、两站点间的建议最短距离作为关键约束条件,构建了多目标优化模型,并采用带精英策略的非支配排序遗传算法进行求解。最后以正在建设的潍青高速主体部分交通气象观测站的布设为例,得到了一个非劣解集。以其中一个非劣解作为布设方案,在12个候选点中选出了7个布设位置并为每个站点配置了一种类型的传感器,对应的总成本为109.175万元,可靠性为0.99379,总车辆里程数为31809.75百万千米。讨论了最大布设个数对目标函数值的影响,结果表明,三个目标值随着最大布设个数的增加会有不同的增加趋势;当最大布设个数由9增加到10和11时,对可靠性的增加作用较小。针对每个目标,分别进行了单目标模型的求解结果分析。结尾处对本文内容进行了总结,并探讨了提升站点服务水平的方法以及可能的研究方向。未来可以加入更多的智慧高速公路应用场景,对于天气时空差异以及与网联车载移动感知器的融合布设问题还需要进行进一步的讨论,建议优先在投融资、随机环境和多网融合三个方向继续深入研究。