地球本身是一个以太阳能源为基本动力的动态的统一体。近两百年来，人类的活动使地球变化的速度不断地增强。这种加速变化会在人类生命的尺度内对环境和生态以及人类经济活动造成严重影响。为了监测到这种变化，以满足社会经济日益发展的需要，不论是历史上，还是现在，各国都建立了对地球的观测体系。比如中国古代的地动仪、浑天仪，今天的气象卫星、资源卫星等。
　　要监测到这种变化，必须满足以下几个条件：一是必须不间断地对地球的各种特性进行监测，以了解地球的正常特征，通过对比不同时刻的特征差异才会得知其变化；二是对地球监测的空间范围必须囊括整个地球的全部范围，起码是在一个相当大的区域内，只有这样，观测到的数据才具有可信性，才能使这些数据更好地为科学研究服务；三是监测的时间范围必须包括四季变化，最好是有超过一年的周期性的变化；四是对于地球的演化过程的监测必须采取定量化的方式进行描述。这样，满足这些条件的现代的监测地球变化的地球观测系统，就应运而生了。
　　对地观测系统在不同的时间、不同的地点、不同的场合具有不同的含义；不同的人使用这一概念的时候所说的并不完全一样；在不同的历史阶段，这一概念的具体所指也是有所变化发展的。总的来说，这一概念有广义与狭义之分。在最广泛的意思上，它是对地球观测的系统的简称，包含一切成系统、成规模的观测设备及其应用系统，也包含一切零星的、孤立的、古今中外的观测设备及其应用。
　　有时候使用对地观测系统这一说法，指的是空间对地观测系统，即脱离地球在太空中利用遥感器对地球进行观测的设备和系统。这始于20世纪60年代遥感卫星的发展。卫星能够在短时间内观测全球或较大范围地区，最大限度利用空间的优势获取陆地、大气、冰川、海洋和生物圈等相关信息。事实上，只有这种空间对地观测系统发展起来以后才实现全球实时的观测，提供宏观、准确、综合、连续、多样的地球表面信息和数据。
　　狭义的对地观测系统的说法来源于美国国家航空航天局（NASA）的对地观测系统，即Earth　　Observation　　System，简称EOS，指的是各个国家和地区开发使用的针对本国和本地区的观测系统。各国在使用地球观测系统这一概念的时候很多情况下仅仅指的是本国的一部分。
　　当前，对地观测已经不仅仅限于单一的系统，整体来说可以分为地基（地面雷达等）、空基（飞机等）、天基（卫星等）三大类，并逐渐走向全面的国际合作。全球范围上最早的对地观测系统是随着世界气象组织的成立而逐渐建立起来的世界天气监视网（WWW）。2003年提出并逐渐实施的一项全球综合地球观测系统计划所指的对地观测系统是由地球观测政府间工作组（GEO）负责、以世界天气监视网为核心、目前体系最庞大、观测领域最广大、最为基础性的对地观测系统，即全球综合地球观测系统（GEOSS）。这一系统目前仍然在不断完善之中。同时，这一系统在很大程度上是以各国的观测系统为组成部分的，它不是一个全新的系统和设备建设，而是在各国观测系统基础上的整合、扩充与优化。