当今以信息技术为核心的高新技术迅猛发展,水利行业有必要站在当今科学技术的制高点,结合实际的应用需求,实现行业技术的全面升级。地下水作为人类生产生活不可或缺的水源,是水资源的重要组成部分。为了提高地下水的利用效率与效益,保障地下水的用水安全,建立“地下水数字化计量系统”势在必行。本文从服务对象和政务目标两方面进行了功能需求分析,并结合系统性能和数据需求分析,提出了系统总体体系架构。对于系统终端,设计研发适用于此系统的地下水位监测设备。针对设备的主机采集传输通讯部分、太阳能与市电互补供电系统、液位传感器作了详细的设计介绍,并分析了设备的主要特点,通过多次实验验证了设备的可靠性。对于软件部分,设计开发省(市)、县、村三个版本,以满足不同层级用户的不同需求。重点介绍了省(市)级系统的设计与实现:基于Java EE平台开发,采用MVC的架构设计模式,选用MySQL作为数据库管理系统(DBMS),项目的管理和构建通过IntelliJ IDEA提供的Maven管理工具完成。对系统开发中用到的Struts2、Hibernate、Spring、AJAX等技术进行了分析和研究。系统设计开发了数据查询、数据维护、统计汇总和系统管理四大功能模块,其中包括了“区域用水结构演变和基于PCA的驱动因子分析”子功能,并以山西典型地市为例进行了示例分析。基于从系统获得的大量数据,通过信息熵、主成分分析、最大熵模型分析探讨了用水结构的演变规律。该系统完成了地下水数字化计量系统的核心基本功能,能够为区域地下水和地表水的优化调配提供依据,对于提高地下水资源管理水平和能力、以水资源的可持续利用保障经济社会可持续发展具有重要意义,为继续建设数字水利提供了经验。