Cùng với việc sử dụng đội Hoàng Sa, đội Bắc Hải khai thác, quản lý biển Đông, triều
Nguyễn sử dụng thủy quân đo đạc thủy triều, vẽ bản đồ, cắm cột mốc, bia chủ quyền ở hai
quần đảo Hoàng Sa và Trường Sa. Tháng 3 năm Ất Hợi (1815), triều Nguyễn điều động một
đội thủy quân và đội Hoàng Sa, do Phạm Ánh làm Trưởng đoàn, ra vùng đảo Hoàng Sa, khảo
sát hải sản và thăm dò đường biển thuộc vùng biển của nước ta. Tiếp đó, đội thủy quân ở vùng
Kinh đô cùng đội Hoàng Sa, dẫn binh thuyền ra vùng quần đảo Hoàng Sa tiếp tục khảo sát,
nắm tình hình giao thông đường thủy ở khu vực thuộc chủ quyền biển Việt Nam. Tháng 4
năm Giáp Ngọ (1834), vua Minh Mạng ra lệnh cho Trương Sĩ Phúc và 20 thủy quân ra quần
đảo Hoàng Sa thuộc tỉnh Quảng Ngãi, vẽ bản đồ hoàn chỉnh để phục vụ cho việc nắm địa
hình, tài nguyên và bố trí một bộ phận lực lượng, thay phiên nhau phòng giữ vị trí chiến lược
quan trọng này.
Tháng 4 năm Ất Mùi (1835), vua Minh Mạng lệnh cho Võ Văn Hùng ở đảo Lý Sơn
(nay thuộc tỉnh Quảng Ngãi) tuyển chọn những thanh niên tinh thông võ nghệ, giỏi bơi để
sung vào đội thuyền giao cho Đặng Văn Siểm đảm trách, dẫn đường và Võ Văn Công phụ
trách lương thảo, ra quần đảo Hoàng Sa. Tiếp đó, tháng 7 năm Ất Mùi (1835), vua Minh
Mạng cử Phạm Văn Nguyên phụ trách một đội lính thợ giám thành và phu thuyền ở hai tỉnh
Quảng Nghĩa và Bình Định chở vật liệu đến quần đảo Hoàng Sa để dựng miếu và lập bia đá
trên quần đảo này. Tháng 2 năm Bính Thân (1836), Bộ Binh điều động Phạm Hữu Nhật đưa
binh lính đến quần đảo Hoàng Sa thuộc tỉnh Quảng Ngãi để đo đạc và đóng 10 cái bài gỗ ở
đảo này làm dấu ghi, trên mỗi bài gỗ đề rõ niên hiệu “Minh Mạng thứ 17 năm Bính Thân”. Kể
từ năm 1836 trở đi, vào cuối tháng giêng, triều đình nhà Nguyễn đều đưa lính thủy và vệ giám
thành ra quần đảo Hoàng Sa khảo sát, vẽ bản đồ; đồng thời quy định cấp thêm tiền cho binh
lính, từ mồng 1 tháng giêng đến cuối tháng 3 phải trả lương cho binh lính mỗi tháng, đủ một
quan tiền. Mặc dù lực lượng và phương tiện còn hạn chế, nhưng với những cố gắng của mình,
triều Nguyễn đã thể hiện tư tưởng về xây dựng lực lượng và củng cố thế trận bảo vệ chủ
quyền vùng biển của Tổ quốc ngay trên quần đảo Hoàng Sa.
Trong khi đó, triều Nguyễn cũng rất chú ý đến việc bố trí lực lượng, tổ chức phòng
thủ, ngăn chặn các hoạt động phá hoại vùng ven biển miền Trung và phía Nam. Tháng 10 năm
Bính Tý (1816), vua Gia Long lệnh cho quan lại trấn Sơn Nam Hạ tuyển chọn 100 người dân
ngoại tịch, lập hai đội lính Kiên Định, Kiên Uy và Quảng Bình tuyển 250 người, lập 5 thuyền
binh canh giữ vùng ven biển, do địa phương quản lý.
Tháng 2 năm Ất Dậu (1825), vua Minh Mạng ban bố đạo dụ thứ nhất, quy định: tăng
cường hệ thống canh phòng ở các cửa biển và miền duyên hải, không cho các giáo sĩ nước
ngoài lọt vào nội địa, đặc biệt là cần kiểm tra các tàu chiến của Pháp đi vào các cửa biển ở
vùng Quảng Nam. Tiếp đó, tháng 7 năm Canh Dần (1830), triều Nguyễn điều động Hồ Văn
Mạc, Lê Đức Tiến ra Vụng Chùa ở Quảng Bình, Vụng Áng (Ân Áo) ở Nghệ An, Vân Sơn
(Thanh Hóa) để xem xét tình hình địa hình, địa thế, vẽ bản đồ để bố trí lực lượng phòng thủ
bờ biển nước ta. Đến tháng 2 năm Tân Mão (1831), triều Nguyễn ra lệnh cho các trấn vùng
