这其中，人工观测涉及气温、气压、湿度、风向、风速、降水、云、能见度、天气现象等气象要素及其变化过程，同时还需开展系统连续的观察测定、数据收集及处理工作。这些不同类别的气象观测信息都得准确记录在观测记录簿上。
从1982年开始，地面观测业务采用PC-1500袖珍计算机，观测资料的计算、统计、编报实现了自动化。
从20世纪90年代开始，我国地面气象观测自动化开始发力，气温、湿度、气压和雨量等气象要素逐步实现自动观测。1999年至2008年，中国气象局分批次完成了自动气象站推广建设和应用。2014年，中国气象局对全国地面气象观测业务的调整，拉开了地面气象观测自动化改革的大幕。
近年来，能见度仪、云高云量观测仪、天气现象仪器、自动日照计、固态降水观测仪等自动化观测设备陆续亮相，逐步取代人工观测任务。涉及地面观测等内涵的智慧气象概念从酝酿到提出，逐渐丰富，已经转化为实际应用。