隨著互聯網、物聯網等信息技術的快速發展，文字、圖片、音頻、視頻等各類半結構化、非結構化的數據大量涌現，數據種類、規模、存儲量飛速增長，全球已迎來“大數據”時代。

　　對于約占地表總面積的70%的海洋來說，已進入大數據時代。目前已具有近海測繪、海島監視、水下探測、海洋漁業作業、海洋浮標監測、海洋科考、油氣平臺環境監測、衛星遙感監測等多種海洋觀測和調查手段，形成非常龐大的海洋觀測監測體系，積累了海量的海洋自然科學數據，包括現場觀測監測資料、海洋遙感數據、數值模式數據等。

　　海洋自然科學類數據主要是指對海洋自然環境進行觀測或模擬而得到的數據，包含了海洋的水質和生態環境信息(如葉綠素濃度、懸浮泥沙含量、有色可溶有機物等)、海洋動力環境信息(海水溫度、海面風場、海面高度、海浪、海流、海洋重力場等)、以及海洋生物、海洋化學、海底地質、沉積物、水下地形、海冰、海水污染等其他海洋環境信息。海洋自然科學數據的獲取手段主要包括實際觀測、海洋遙感觀測和海洋數值模擬。因此，可將海洋自然科學類大數據分為海洋實測數據、海洋遙感數據和海洋模式數據。

　　海洋環境觀測定點平臺包括岸基雷達站、岸基海洋觀測站(點)、河口水文站、海洋氣象站、驗潮站等，以及離岸的錨系浮標、潛標、海床基和海底觀測網等。雷達觀測儀器包括高頻地波雷達、X波段測波雷達、C波段或S波段多普勒測波雷達，主要觀測海浪和海表面流場等參數。海洋站是建設在海濱或島礁固定的海洋環境觀測設施，提供沿海的波浪、潮汐、水溫、鹽度、風速、風向、氣溫、相對濕度、氣壓和降水等水文氣象觀測數據。海洋浮標是以錨定在海上的觀測浮標為主體組成的海洋水文氣象自動觀測站，其水上部分為氣象要素傳感器(風速、風向、氣壓、氣溫、空氣濕度等)，水下部分為水文要素傳感器(水溫、鹽度、波浪、海流、潮位等)。海洋潛標系統的主浮體位于水面以下，主要用于海流和溫度、鹽度等參數的定點、長時序、剖面測量，還可配置生物捕集器等開展海洋生態環境觀測。海床基是一種坐落在海底對水下環境進行定點、長期、連續觀測的海洋技術，可以測到整個水層里沒有接觸到的信息。

　　海洋移動觀測能夠覆蓋更大的區域，具有更高的靈活性和很強的自主航行能力，包括水面上或水下的移動觀測平臺，如自治式水下潛器、無人遙控潛器、無人水面艇、拖曳式觀測平臺和載人潛水器。典型的有Argo(Array for Real-time Geostrophic Oceanography，地轉海洋學實時觀測陣)浮標，可在海洋中自由漂移，提供海面到水下2000 m水深之間的海水溫度、鹽度和深度資料，跟蹤其漂移軌跡，可獲取海水的移動速度和方向。