殘差觀察法是指當系統誤差與隨機誤差相比較大時,通過觀察測量數據的各個剩餘誤差大小和符號的變化規律來判斷有無變值系統誤差。若剩餘誤差數值有規律的遞增或遞減,且剩餘誤差序列減去其中值後的新數列在以中值為原點的數軸上呈正負對稱分布,則說明測量存在累進性的線性系統誤差。
如果發現剩餘誤差序列呈有規律交替重複變化,則說明測量存在周期性系統誤差。 當系統誤差比隨機誤差小或相當時,則不能通過觀察來發現系統誤差,必須通過專門的判斷準則才能較好地發現和確定。這些判斷準則實質上是檢驗誤差的分布是否偏離常態分配,常用的有馬利科夫準則和阿貝-赫梅特準則等。