本发明提供一种观测系统排列长度选择方法，包括以下步骤：步骤S101：基于波场传播理论获取地表任意一点的地震响应公式；步骤S102：根据所述地震响应公式，从不同考虑因素确定最佳排列长度的选择准则；步骤S103：利用所述最佳排列长度的选择准则，分别得到所述不同考虑因素的排列长度；步骤S104：综合所述不同考虑因素的排列长度，确定观测系统的最佳排列长度为目标层位深度的倍。本发明提出的排列长度的论证方法相对常规参数论证方法具有面向目标层位的更加准确、更具普适性的优点，对于海洋野外高分辨率、高信噪比三维地震勘探具有重要意义。