Optimizar recursos para realizar esfuerzos de monitoreo ambiental es relevante para diversos grupos de trabajo científico en los países en vías de desarrollo. El objetivo fue desarrollar un protocolo flexible para optimizar el diseño (i.e., la selección de sitios de estudio de una red de observatorios ambientales en México, un país megadiverso y heterogéneo. Utilizamos métodos no supervisados de agrupamiento aplicado datos estimados anuales de evapotranspiración (ET) y productividad primaria (GPP) disponibles para México (2001-2014) con el propósito de delimitar espacialmente dominios de muestreo ecológicamente similares. Posteriormente, con una estrategia heurística (e.g., cubo hiper latino condicionado) identificamos los sitios más representativos dentro de cada dominio ecológico. Finalmente, demostramos la aplicabilidad de este enfoque al evaluar la representatividad espacial de la red de covarianza de vórtices en México (i.e., MexFlux). Se necesitan al menos 84 sitios de muestreo distribuidos para representar 45% de la heterogeneidad espacial de la dinámica de la GPP y la dinámica de evapotranspiración a nivel nacional. La distribución actual de MexFlux sólo representa el 3% de GPP y el 5% de la variabilidad espacial de la dinámica ET a nivel nacional, mientras que la misma cantidad de sitios organizados bajo un marco óptimo casi duplicó estas estimaciones. Nuestro protocolo se basa en un enfoque basado en datos y en fuentes de información disponibles públicamente, por lo que podría aplicarse en cualquier parte del mundo. Este protocolo incluye soluciones geocientíficas para a) caracterizar y delinear áreas ecológicamente similares, b) establecer prioridades geográficas para establecer nuevos sitios de estudio representativos y c) evaluar la representatividad de sitios de estudio actuales y nuevos sitios potenciales, las cuales pueden ser útiles para diversos grupos de trabajo en ecología.