本发明提出一种获得地下水与天然植被系统的关系的方法及系统，其中，方法包括以下步骤：确定研究区的包气带岩性结构边界，研究区为干旱或者半干旱地区；获取研究区的遥感数据；获取研究区野外测量的植被覆盖度数据，以及地下水潜水埋深和水化学特征数据；利用“像元二分模型”反演研究区遥感数据，获取像元尺度下的植被覆盖度图像；生成像元尺度下的地下水潜水埋深和水化学特征图像；生成像元尺度下的植被覆盖度与地下水潜水埋深和水化学浓度关系的二维散点图；获得天然植被生长随地下水潜水埋深和水化学浓度变化的关系。本发明所研究的地下水—天然植被系统中研究对象的空间尺度相匹配；可有效、深入地揭示地下水—天然植被系统之间的关系。