地下水觀測井之建立是為了監測及收集台灣地下水之長期、整體之水文地質、地下水水位及地下水水質等資料。建立完整之資料庫後，可掌握地下水量與水質之空間分布與時間變化，以提供可靠之資料供決策者擬定對策及瞭解對策之執行與成效。民國四十七年前經濟部水資源統一規劃委員會委託前台灣省水利局轉請各地農田水利會代辦水井登記調查及水位觀測工作，並就全台水井55,996口中選定1,211口為觀測井，是為台灣全面觀測地下水位之開始。

民國四十七年起，由前農復會補助，在雲林地區建立20口水位觀測井，奠定了台灣地下水位觀測井網之基礎。

截至民國五十五年工程處改隸前水利局地下水工程處時，全台已有146口觀測井(其中18口自記式及128口普通式)，及至民國六十五年六月該處裁撤，由前水利局水文觀測站接管時已達300口地下水位觀測井(其中自記式12口，普通式288口)。此在民國六十五年前建置的井稱為舊地下水觀測井網。近年，鑒於台灣部份地區的地下水位逐年降低，導致台灣西南部及宜蘭沿海地區的地盤下陷情況日益嚴重。

民國八十一年度起由經濟部統籌經費開始進行「台灣地區地下水觀測網之建立」計畫，並分由中央地質調查所、前水利局分別負責「水文地質調查」及「地下水觀測站網建立及運作管理」。民國八十四年，前經濟部水利司將計畫擴充為「台灣地區地下水觀測網整體計畫」，以充分掌握台灣水文地質狀況，獲取正確可靠之地下水資訊。

此自民國七十七年後，考慮分層觀測的地下水觀測站井，統稱為新地下水觀測井網。地下水觀測站網主要目標，為瞭解地下水環境，包括水文地質、水位、水質等資料，建立完整之資料庫，掌握地下水量與水質之空間分布與時間變化，以提供可靠之資料供決策者擬定對策及瞭解對策之執行與成效。

為達此目標，就必須建立一個理想的觀測站網，以有限地點取得之資料，對全區域之水文地質、地下水位及水質進行可靠的判斷。而惟有事先妥善的規劃決定觀測井數量、位置及觀測頻率，才能發揮觀測站網之最大功能。地下水觀測站網之設立均仰賴對現有資料及現場之瞭解，在預算及其他客觀因素限制下，配合政策導向及主觀判斷而決定觀測井數、井位、觀測項目及頻率。

一般而言，區域性觀測站網的規劃，必須先對規劃區域之地下水動態行為有一個整體的瞭解方能進行，因此現有觀測站網資料之蒐集與評估，則為首要之工作。之後，依據現有資料規劃觀測站網，接著進行設置部分站井，而隨著觀測站網之逐步建置，水文地質、地下水水文及地下水水質等調查工作逐步完成，進而建立完整地下水含水層系統即地下水流系統概念模式，亦是瞭解地下水動態行為的一項工作。而建立概念模式所需參數非常多且複雜，涵蓋領域包括地質狀況、地層分布、水文地質特性、地下水入滲補注區域、水位分布及流向、水質分布等，皆需一一調查釐清，尤其區域性的規劃計畫，因面積遼闊，更增加工作之困難度，因此，等到觀測站網建置完成獲得更詳盡資料後，仍需再重新檢討，並進行增設及修正，才能建立一個完整之地下水觀測站網並獲致規劃所需完整及正確之資訊。

地下水位分析包含以下三項：

(1) 豐枯期地下水位分析自然的地下水位係隨著豐水或枯水季節而變化，若有人為抽水現象則易使其變化頻率增加，此時因地下水位變化產生之應力型態亦相對改變，造成地層下陷行為改變。因此對於豐枯期之地下水位變化也是地層下陷機制分析重點。而水利署早期已於全台灣陸續建置地下水文觀測站網進行地下水位觀測，透過地下水位觀測資料可快速瞭解地下水位變化趨勢，進而分析地層下陷關係。

(2) 不同含水層水位分析依據中央地質調查所之水文地質資料，各地區依地質年代及地層儲水特性可區分不同的含水層與阻水層，而各含水層之地下水位升降亦會針對不同深度範圍之地層產生應力影響，因此在分析地層下陷行為時，需區分不同含水層地下水位變化關係，符合實際地層下陷發生機制。

(3) 長期水位變化趨勢分析地下水位雖隨季節豐枯期有不同變化，然而若整體呈現下降趨勢或上升趨勢，對地層壓縮亦產生不同影響。此外，不同土層對地下水位之短期、長期趨勢亦有不同反應，因此將經由歷年地下水位資料，分析特定區域長短期水位變化的趨勢，輔助判釋地層下陷發生機制。