آلودگی آب های زیرزمینی در ارتباط با فعالیت های کشاورزی و توسعه شهری، یکی از مسائل مهم در مدیریت این منابع با ارزش می باشد. روش های زمین آمار و GIS می تواند ابزاری قوی در تولید اطلاعات مکانی و تعیین راهکارهای مدیریتی مناسب باشد. در این مطالعه با مقایسه روش های زمین آمار سری کریجینگ و کوکریجینگ، مناسب ترین روش تهیه نقشه تغییرات مکانی میزان نیترات و فسفات آب های زیرزمینی با تاکید بر مصارف آشامیدنی تعیین گردید. منطقه مورد مطالعه در این پژوهش، حوضه آبخیز قرهسو واقع در غرب استان گلستان میباشد. ارزیابی صحت نتایج حاصله و تعیین مناسبترین روش درون یابی نیز، با استفاده از معیار اعتبارسنجی متقابل و با استفاده از معیارهای خطاگیری ریشه مربعات میانگین خطا(RMSE) ، انحراف استاندارد عمومی (GSD) و شاخص میانگین خطای مطلق (MAE) انجام پذیرفت. مقایسه روش ها، بیانگر بالا بودن توان روش کوکریجینگ با استفاده از متغیر کمکی در درون یابی میزان نیترات و فسفات می باشد. در مرحله بعد با استفاده از رگرسیون چندگانه خطی، عوامل موثر بر کاهش کیفیت آب شناسایی گردیدند. بر اساس نتایج مدل سازی با رگرسیون چندگانه خطی، متغیرهای مستقل ارتفاع، خاک، فاصله از زمین های کشاورزی، زمین شناسی، کاربری اراضی، تراکم جمعیت و میزان مصرف کود ازته در سطح 99 درصد تاثیر معنی دار داشتند. فاصله از مناطق مسکونی، سطح آب زیرزمینی و فاصله از جاده در سطح 95 درصد نیز رابطه معنی دار با پراکنش نیترات داشته اند. در مورد فسفات، متغیرهای مستقل فاصله از جنگل، زمین شناسی و تراکم جمعیت در سطح 99 درصد و متغیر مستقل رابطه بین تراکم سطح زیرکشت و میزان مصرف کود فسفاته در سطح 95 درصد، رابطه معنی دار با پراکنش فسفات در حوزه آبخیز قره سو داشته اند. نتایج آنالیز حساسیت مدل با استفاده از ضریب تبیین نیز موید همین مطالب است. تهیه نقشه تغییرات مکانی پارامترهای کیفیت آب می تواند در برنامهریزی و تصمیم گیری های آینده مدیران مفید واقع شود.