地下水循环作为水循环的地下组成部分,是陆地环境中提供可再生淡水和维持地表水系统基本流量的重要水文过程。研究发现,多波流域波浪形地下水位以下的地下水循环以层次化嵌套流动系统的形式出现。但由于其自身的透明性质导致其所产生的流场运动和变化过程难以直接观察,需要借助更有效,更直观的流场可视化技术,来识别展示其数据中所包含的流场变化规律。三维地下水流场可视化技术可以清晰的揭示地下水运动规律,为地下水研究提供直观、形象的地下水动态信息。本论文为了处理三维地下水流场中流线过多所导致的遮挡与杂乱等流线难以清晰表达的问题,提出了基于信息熵筛选的地下水流场特征线提取算法。算法利用信息熵计算获得地下水流场中变化剧烈的区域并检测其中的临界点,对存在临界点的区域进行特征值计算,根据计算结果匹配种子点模板进行流线绘制,其他区域采用随机撒点法绘制流线。信息熵的计算使用Leopardi等球面分割法,临界点检测采用线性插值法。对三维Tóthian盆地地下水环流系统进行了流线绘制,结果表明本文方法在保证地下水流场变化规律与重要特征准确的前提下,能更多更清晰地绘制出流场信息,解决了地下水流场特征线提取中由于流线过多所导致的遮挡与杂乱问题,为地下水领域的相关分析提供了方法和工具。围绕这些内容,本论文所完成的工作为以下几个方面:(1)基于国内外关于地下水可视化的研究现状,分析了信息熵可视化法以及基于特征的可视化法。(2)针对基于特征的流场可视化代数计算效率低且工作量大的问题,在地下水流场特征检测的过程中,引入了流场信息熵的概念,利用信息熵计算获得地下水流场中变化剧烈的区域并检测其中的临界点,对存在临界点的区域进行特征值计算,根据计算结果匹配种子点模板进行流线绘制。其他区域采用随机撒点法绘制流线。信息熵的计算使用Leopardi等球面分割法,临界点检测采用线性插值法。(3)根据上述基础,研究实现了基于信息熵筛选的地下水流场特征线提取算法,该算法允许用户调整信息熵影响因子,撒种频率,撒种占比等,提高了本文特征提取算法的适应能力和范围。(4)本文结合研究工作及地下水可视化需求,针对三维Tóthian盆地地下水流场,设计开发基于信息熵筛选的地下水流场特征线提取的可视化软件,测试并验证了本文的地下水特征线检测方法,取得了较为理想的地下水流场可视化效果。