各國的決策人和科學家逐漸認識到海洋是一個整體，而且是經常不斷地變化的，觀測海洋不能一勞永逸，必須全球一致建立制度共同觀測海洋。

全球海洋觀測系統是一個立體觀測系統，只靠海上實驗室——調查船進行海洋觀測是遠遠不夠的，還要利用海洋油氣開發平臺、浮標、潛在海水里的浮標——潛標、放置在海底的儀器艙、潛水器、岸邊海洋觀測站和島嶼海洋觀測站、飛行器以及衛星等進行觀測。立體海洋觀測系統就是由裝在這些儀器平臺上的儀器組成的。

利用浮標觀測是立體海洋觀測系統的重要一環。浮標是空心的薄壁金屬殼體，做成球形、圓柱形或船形，有浮力，能浮在海面，或潛在海中某一深度，殼體上和殼體里面都可以裝儀器，電池和運算用的計算機放在殼體里面，殼體的上部裝有天線。有的浮標是錨系在固定站位的，可長期、經常地觀測海洋要素，通過衛星與基地聯系。有的浮標隨著海流漂浮。有的浮標是測專項要素的，例如波浪浮標、污染（或稱水質）浮標等。

立體海洋觀測系統有集中的信息系統和預報系統。各種各樣的傳感器測到數據，然后集中起來，用計算機按一定的模型計算，得到標準化的資料。這些資料可以在當時用于分析，也可以存在數據庫里，供以后使用。

觀測海洋是十分重要的，有了實時資料，海洋預報中心就可以發出海浪、海水溫度和海冰等海況的預報。我國中央電視臺第一套節目每天中午都發布一次海況預報。如果發生風暴潮等災害，可以提前發出預警，使沿海人民及早采取防范措施，以減少災害所造成的損失。根據大洋里風浪的情況，可以對遠航的輪船進行航線預報，也叫氣象海洋導航，使船長能選擇最安全、最經濟的航線。把海洋觀測得到的大量歷史資料積累起來，用統計學方法進行推算，可以得出某一海區或港口多年一遇的最惡劣的海況數據，根據這些數據設計出來的海洋工程結構是最合理、最經濟、最安全的。因此，可以說海洋觀測是海洋工程中最基本的技術。