为了理解3D地绘的原理，我们首先需要了解人脑是如何产生深度知觉的。外部世界是三维立体的，但是它在我们的视网膜上留下的投影却是二维的。我们最终仍能感知到立体的世界，这是因为大脑会自动利用视觉信息中的各种深度线索，“重建”出立体的感知。
     一般来讲，深度知觉的线索可以分为两大类。一类是单眼线索（monocular cues），这类线索通过一只眼睛的视觉信息就可获得，而另一类则需要双眼的配合。
     最常见的单眼线索就是线条透视以及物体的相对大小。学过美术的同学对这种透视一定不会陌生：本身平行的线条，由于视角的缘故，会呈现出近宽远窄的样子，最终交汇于远方的某一点。原本大小相近的物体（例如两个一样的杯子，或者身高相仿的人），在视野中看起来大的那一个就会被感知为离我们较近，较小的那个则会被认为离我们较远。当一个物体遮住另一个物体时，我们也会认为前面的那一个离我们更近，被遮住的那一个则离我们更远。

此外，色调和光影也会带来重要的空间信息。一般来讲，高光的部分会被知觉为离我们较近，阴影的部分则会被认为为离我们较远。阴影也可以帮助我们感知物体的形状、体积、纹理等特征。另外，由于空气散射的存在，当物体离我们较远的时候，它的对比度和色彩饱和度都会下降，呈现出一种“雾蒙蒙”的样子。在很多3D电子游戏中，也会设置这样的“远距雾”（distance fog），以此来营造远景的感觉。
    除了静态的信息之外，运动也会产生立体感。当我们处于运动状态时，较近的物体在视野中移动得较快，较远的物体则移动得较慢。例如，在坐车的时候，窗外的电线杆会一根根地快速闪过，远处的大楼则会慢慢挪动。
     除了上面列举的这些，还有许多其它种类的单眼线索。这些线索的存在，使得我们即使闭上一只眼睛，也依然能感知到三维的世界。
     除此之外，大脑在感知深度时，还会整合来自两只眼睛的信息，这类线索被称为双眼线索（binocular cues）。成年人两只眼睛之间约有6厘米的间隔，即使是来自同一光源的光线，它们在两眼视网膜上留下的投影也会存在细微差别。而大脑就会自动监测这样的差别，并据此做出深度判断。在观看较近的物体时，眼外肌也会帮助调整双眼，让视线汇聚到物体上，这时候，这种肌肉运动的信息也可以作为深度判断的依据。
     也许是由于深度感知的重要性，大脑对于各种线索的加工已经非常熟练，通过上面所说的种种线索，几乎一瞬间就可以建立起深度的感知。正是因为如此，大脑在立体感方面也很容易“受骗”，只要营造出恰好带有深度线索的视觉刺激，在平面上也可以产生种种逼真的3D效果。在各种视觉艺术中，都可以看到很多“欺骗”大脑产生立体感的技术，比如3D电影就借助偏光镜片人为地制造出了双眼视差，进而诱导出立体感。而绘画类的艺术作品则主要依赖单眼线索，通过各种技法表现和强化透视、光影等空间线索。
      在这一点上，地绘和传统的绘画作品本质上其实是一样的。它的独特之处在于，作品不是正面悬挂于观赏者的眼前，而是“躺”在地面上，与观察者的视线存在一个角度。地绘艺术家会预先设计好一个位置，使得观察者站在这里观看时，图像恰好能在他们眼中形成理想的投影。此外，地绘作品还往往会与周围的环境相结合，这也进一步强化了现实感，产生艺术与现实交融的奇妙体验。不过，一旦改变了观测角度，就不会有这样完美的立体效果了。