海浪观测的主要对象是风浪和涌浪，基本要素包括波高、周期、波向和波速。按照测量的位置可以分为岸边海浪测量、外海海浪测量和两者兼顾的海浪测量。

岸边海浪测量主要用到的设备有：①光学测波仪。主要测定海浪的波高、周期、波向和波长，还可以测量海面上物体的距离、浮冰的速度及方向。②测波杆。包括电阻式、电容式等类型。将测波杆直立于水中，未受海水浸泡的导线电阻（或电容、电感、高频振荡的调频特性等）将随着海面的起伏而变化，并通过仪器记录。测波杆的优点是结构简单、分辨率高、对波动响应敏感。

外海海浪观测一般是在深海海域，需借助石油平台、锚系浮标或调查船等载体来完成。主要设备包括：①锚系浮标。分为水上和水下两部分。水上部分装有多种气象要素传感器，分别测量风速、风向、气压、气温和湿度等气象要素；水下部分有多种水文要素的传感器，分别测量波浪、海流、潮位、海温和盐度等海洋要素。各传感器产生的信号，通过仪器自动处理，由发射机定时发出，地面接收站将接收到的信号进行处理，得到人们所需的资料。②波浪浮标。有单点全球导航卫星系统（GNSS）、差分GNSS、实时动态GNSS等多种。数据控制中心通过计算处理得出收发机的三维位置和各个水质点的瞬时速度，按照多普勒原理得出频率变量，计算得出各种海浪参数。③机载侧视雷达（SLAR）。侧视雷达一般指视野方向和飞行器前进方向垂直，用来探测飞行器两侧地带的合成孔径雷达。飞行器上的侧视雷达包括发射机、接收机、传感器、数据存储和处理装置等部分。飞行器飞行时，发射机不断向天线所扫掠的狭长地带发射强功率的窄脉冲波，天线接收从地面反射回来的回波，接收机输出视频信号采用脉冲压缩技术经数据处理后得到海浪参数。④X波段岸基雷达。改变影像经过傅里叶变换分析波浪谱的传统方法，将二维小波变换应用到影像处理中，分析波浪谱能量的空间分布，以探讨波浪的非均匀性。⑤高频地波雷达。工作于高频（3-30MHz）频段的雷达。

既可以观测外海波浪，也可以用于岸边观测的广适性测波仪主要有：①重力测波仪。是一种定点、定时（或连续）地对波浪要素进行测量的小型浮标自动测量系统，能测量海浪的波高、周期、波向。可单独使用，也可作为海岸基/平台基海洋环境自动监测系统的基本设备。采用重力加速度原理进行波浪测量，当波浪浮标波面变化作升降运动时，安装在浮标内的垂直加速度计输出一个反映波面升降运动加速的变化信号，对该信号做二次积分处理后，即可得到对应于波面升沉运动高度变化的电压信号，将该信号做模数转换和计算处理后可以得到波高的各种特征值及其对应的波周期。②压力式测波仪。通过记录海水的压力变化，间接算出海面的波动，信号记录有自容式或电缆传输两种。③声学测波仪。类似于倒置海底的回声测探仪，从海底垂直向海面发射窄幅的水声脉冲信号，在起伏的海面处反射回来后再被接收。发出和回声接收的时间差即被用来度量波高。

测量海水涨落尺度的设备。主要有水尺、压力式水位计、声学水位计等。

潮位测量的基本设备，设立方法按其形式分为：①直立水尺。系采用坚硬的木材制成，其上划有米、分米和厘米等黑色分划。在设置直立水尺有困难的地方（例如在波浪冲击力很大的岸边）可以设置倾斜水尺。②短桩式水尺。适用于有严重流冰或漂浮物以及有频繁航运的地方，但不宜置于易淤大的地方。③悬垂式水尺。适用于水很深、石质底、岸壁陡峭的地区。在江河封冻无法设立木桩式水尺时，也采用此法。

常用的潮位测量设备。按传感器原理分浮子式、跟踪式、压力式和反射式等。水位记录方式主要有：记录纸描述，数据显示或打字记录，穿孔纸带，磁带和固体电路储存等。水位计的精确度一般在1～3厘米以内，中国制造的水位计的记录周期有1天、30天和90天等。

压力式水位计由高准确度的压力传感器、电子线路板，数据存储单元、电源、圆柱形压力桶组成。通常放置于海底，在规定时间间隔内，测量并记录压力、温度和盐度（电导率），根据数据计算水位的变化。

声学水位计适用于无验潮井场合的潮位观测。它使用声波测量水位高度，可以显示并打印实时潮时、潮位值和日平均潮位值，并且可以自动判别、打印日高潮、日低潮潮时及潮位值。

测量海水运动的流速、流向的仪器。流速测量主要是对水质点运动速度的数值大小及方向的测定，流速测量方法主要是在空间某一点测量流体经过此点的速度，大多数流速仪均采用此种方法。可以将其分为：①机械旋桨式海流计。依据旋桨叶片受水流推动的转数来确定流速、用磁盘确定流向。根据这类仪器记录部分的特点，大致可分为厄克曼型、印刷型、照相型、磁带记录型（安德拉海流计）、直读型、遥测型等旋桨海流计。②电磁海流计。流过环形线圈的电流在传感器周围产生磁场，流动的水体作为运动的导体切割磁力线时，根据法拉第电磁感应定律，会激发与流速成正比的电压（电位梯度），然后被安装在球形内赤道位置的两对钛电极测得，信息存放在固态存储器内。③声学多普勒海流计。当观测对象和观察者做相对运动时，观察者释放的超声波经被测对象反射回来之后，接收到的频率就会和原频率不同，这就是多普勒频移。能发出超声波的探头前面，随水流一起移动的小颗粒、小气泡也会反射超声波，从而使探头接受的声波频率发生改变，这种改变随水中悬浮物运动速度的增加而增加，由此可测出多普勒频移，也就测出了水的流速。仪器无活动部件，无摩擦和滞后现象，对流场不产生任何扰动，不存在机械惯性和机械磨损，可以真实反映流场。其缺点是：在水下的仪器本身是超声波发射者，因此发射能量、电池寿命和声波衰减等问题不易解决，从而限制了该类仪器的发展。声学多普勒海流剖面仪（ADCP）和声学多普勒海流计原理一样，不同的是它有四个发射超声波的探头，可以测量两个方向的水平和垂直流速，从而得到这两个方向流速的空间矢量，将它们合成后，就得到某一个特定点上真实的流速矢量。它一次可以测量一个剖面上若干层水流速度的三维分量和绝对方向。

流速测量的另一种方法是测量单位时间内流体中某一质点流经空间的距离，或是流经固定距离所需的时间。在水面投放浮标等示踪物来测量流速就是属于这种方法，如漂流浮标。该方法具有体积小、重量轻等优点，在海洋观测中优势日渐突出，属于拉格朗日方法。