科学计算可视化是发达国家20世纪80年代后期提出并发展起来的一个新的研究领域，它是运用计算机图形学及图像处理技术，将科学计算过程中及计算结果的数据转换为图形及图像在屏幕上显示出来并进行交互处理的理论、方法和技术。随着技术的发展，科学计算可视化的含义已经大大扩展，它不仅包括科学计算数据的可视化，还包括工程计算数据的可视化和测量数据的可视化。可视化技术自其诞生以来，一直处于飞速发展之中，并且广泛应用于地质学的各个领域。 地下水不仅是一种宝贵的资源，同时也是复杂的生态环境系统中极其重要的生态环境因子之一。它不仅是一切生物赖以生存的物质基础，且涉及社会、经济、生态和环境问题。水资源的大量开发和人类社会的大生产活动(水工建筑、矿床开采、土壤改良等)对水文地质条件有很大影响，由此造成的水源枯竭、水质污染、水源破坏，是引起水资源短缺的主要因素。供水水源的不足，直接影响到国民经济的发展和人类的正常生活。多年来的实践证明，水作为一种自然资源，在时间和空间上分布是有限的，并非是“取之不尽，用之不竭”的。因此，合理开发利用水资源，加强对水资源的管理和保护，已是当前一项十分重要的任务。 对水文地质学原始数据进行预处理，并且以二维或三维的方式将它显示出来，有利于我们了解研究区域的水文地质学参数，深入研究和分析水文地质学问题的内在规律，是地下水模拟软件开发的出发点。地下水模拟软件由3个部分组成：前处理、核心计算和后处理。前处理是指在进行模拟计算之前对计算过程中所需数据的整理、组织、输入以及计算网格的自动编号与生成。这些功能是通过设计一些辅助的程序模块而实现的。核心计算是进行地下水流动或水质运移模拟计算，是整个软件的宗旨。后处理是通过所设计的辅助程序将核心程序计算所产生的结果数据表达在屏幕上，并以图表文件的形式存放起来，以供研究者方便地进行分析和使用。 本文运用地理信息系统的原理和方法，对水文地质学中的一些几何对象进行抽象，提出了描述水文地质学地质体对象的空间数据结构，建立了它们之间的拓扑关系。并且在此基础上实现了三角网格剖分、绘制等值线和三维地质体剖切和显示等算法，得到了地下水数值模拟需要的各种图形，为数值模拟的下一步处理创造了条件。 有限差分法是一种古典的数值计算方法，它已广泛地应用于地下水流动问题的计算中。把所研究的渗流区域按某种几何形状(如矩形，任意多边形等)分割成网格系统是有限差分法研究的重点和难点。在地下水资源评价中，网格剖分必须满足一些约束条件，如固定结点、固定单元边和网格尺寸等，同时需要对剖分结果进行处理，以满足后续操作的要求。Delaunay法和波前推进法是网格剖分的两种常见算法。本文从地下水数值模拟的实际情况出发，分别用Delaunay法和波前推进法实现了具有约束条件的三角网格剖分算法。同时对网格中部分存在的钝角提出了网格编辑及优化的解决方法，并且从剖分结果中提取网格信息，为水文地质学数值模拟创造条件。 等值线图是一种应用极广的图形，它是在二维平面上把一种空间分布现象中具有相同数值的点连接而成的图形。在水文地质学应用中，我们常常需要绘制一些等值线，比如说等水位线，等高程线等，这些等值线图对于描述研究区域基本地形地貌、不同时间和地点地下水位分布情况有着重要的意义。本文提出了一种绘制等值线的算法。该算法采用线性插值方法，对原始数据进行了预处理，避免了等值线追踪过程中比较复杂的情况，并且考虑了开放等值线和封闭等值线的情况。 目前，在水文地质工作中，获取的测井钻孔数据分布不均衡，且每口井的测井数据包括孔隙度、渗透率、饱和度等多种参数，技术人员很难直接利用这些数据进行分析和决策。若能根据离散的测井钻孔数据建立相应的三维模型，然后以图形图像的方式直观地显示，将十分有利于水文地质工作者深入研究和分析水文地质问题的内在规律。随着计算机技术的飞速发展，三维地质建模技术越来越受到地学界的重视，并成为地质可视化技术的一个热点。地质对象之间的空间关系主要为拓扑关系，包括邻接、包含、相离等关系。计算机地质建模就是要在计算机环境下建立起某一研究范围内所有地质对象的三维模型。这种三维模型要能够全面表达地质对象的几何、属性和空间拓扑关系特征。由于地质体通常位于地表以下，地质工作者不可能直接全面地观察到地质对象的各种特征，而只能通过钻探、物探等手段获得地质对象的部分特征信息，并通过对这些信息的分析、解释来推断出整个地质对象的三维地质特征。这种分析、解释和推断通常是在一系列二维剖面上进行的。一个勘探区往往有许多这样的剖面，每一个剖面上既有实际的勘探资料，也有解释、推断的资料。随着勘探工作的深入和资料的增多，对地质对象特征的认识会不断得到完善和提高。本文针对采样得到的数据形式，提出了一种行之有效的体元数据结构表示方法，并且提出了进行任意剖切和显示的算法，因而便于对地层模型进行虚拟操作，以及地下水数值模拟下一步的赋参和计算。