随着人类对地下水资源的不断开发利用，地下水的空间分布形态、变化规律受到人为的影响越来越严重，由于不合理开采而引发了地面沉降、地下水污染等一系列灾害。同时，随着计算机技术的不断发展，地下水资源的数字化、信息化也成为了一种必然趋势。本文就是在这样一种背景下力图通过地下水三维空间信息的提取与可视化研究，为地下水资源管理部门提供丰富的、可视的辅助决策信息，为地下水的数字化、信息化建设提供一定的借鉴意义。 论文首先根据离散的观测井水位数据，利用普通克立格插值方法建立了类似于数字高程模型的数字水位模型。并在此过程中，针对传统克立格方法在观测点较少的区域插值结果不够理想的情况，对它进行了改进，减小了估计误差。 然后，论文在此数字水位模型的基础上，运用OpenGL实现了地下水位的准三维显示。同时，用等值线和流线来表示水位的空间分布、地下水汇流的方向，利用Visual C++的时间器实现了不同时刻水位的动态显示。根据降落漏斗的实际意义，结合数字水位模型的特点，建立了它的数学模型，在此基础上根据种子算法提取出它的位置、范围信息，并进行可视化表达。根据地下水分水岭的实际意义，提出它的概念模型，在此基础上，运用数学形态学方法，设计了特定的结构元素以及形态学运算，从数字水位模型中提取了地下分水岭，并进行可视化表达。利用地统计学的半方差分析工具，结合变异函数图，对水位的空间变异性与分形特征进行了分析研究。 最后，论文以苏锡常地区为研究对象。利用上述方法对区域内1996年到2000的第Ⅰ、Ⅱ承压水进行地下水三维信息提取与可视化应用研究，在分析研究结论的基础上，从地面沉降防治的角度提出了一些建议。 论文的创新之处在于： (1) 运用数学建模与三维可视化相结合的方法研究地下水空间信息。提出了地下分水岭、降落漏斗的数学模型，实现了基于数字水位模型的特征信息自动化提取与可视化。 (2) 运用地统计学的理论、方法进行了地下水水位的空间变异性与分形特征研究。提出了地下水各向同性与自相似性的尺度问题，引出了地裂缝方向性与含水层各向异性关系的思考。