各国的决策人和科学家逐渐认识到海洋是一个整体，而且是经常不断地变化的，观测海洋不能一劳永逸，必须全球一致建立制度共同观测海洋。
全球海洋观测系统是一个立体观测系统，只靠海上实验室——调查船进行海洋观测是远远不够的，还要利用海洋油气开发平台、浮标、潜在海水里的浮标——潜标、放置在海底的仪器舱、潜水器、岸边海洋观测站和岛屿海洋观测站、飞行器以及卫星等进行观测。立体海洋观测系统就是由装在这些仪器平台上的仪器组成的。
利用浮标观测是立体海洋观测系统的重要一环。浮标是空心的薄壁金属壳体，做成球形、圆柱形或船形，有浮力，能浮在海面，或潜在海中某一深度，壳体上和壳体里面都可以装仪器，电池和运算用的计算机放在壳体里面，壳体的上部装有天线。有的浮标是锚系在固定站位的，可长期、经常地观测海洋要素，通过卫星与基地联系。有的浮标随着海流漂浮。有的浮标是测专项要素的，例如波浪浮标、污染（或称水质）浮标等。
立体海洋观测系统有集中的信息系统和预报系统。各种各样的传感器测到数据，然后集中起来，用计算机按一定的模型计算，得到标准化的资料。这些资料可以在当时用于分析，也可以存在数据库里，供以后使用。
观测海洋是十分重要的，有了实时资料，海洋预报中心就可以发出海浪、海水温度和海冰等海况的预报。我国中央电视台第一套节目每天中午都发布一次海况预报。如果发生风暴潮等灾害，可以提前发出预警，使沿海人民及早采取防范措施，以减少灾害所造成的损失。根据大洋里风浪的情况，可以对远航的轮船进行航线预报，也叫气象海洋导航，使船长能选择最安全、最经济的航线。把海洋观测得到的大量历史资料积累起来，用统计学方法进行推算，可以得出某一海区或港口多年一遇的最恶劣的海况数据，根据这些数据设计出来的海洋工程结构是最合理、最经济、最安全的。因此，可以说海洋观测是海洋工程中最基本的技术。