梯度氣象站由CR3000數據采集器和一些傳感器等組成。CR3000數據采集器具有數據采集、運算、存貯、控制等功能。HMP155是空氣溫度/相對濕度傳感器，地表的能量主要來自于太陽輻射，因此系統中還有一些輻射傳感器，其中CNR4是凈輻射傳感器，HFP01熱通量板測量土壤儲熱。風速/風向傳感器選用010C/020C，這兩種傳感器為啟動風速低、精度高，是獲得高質量數據的重要保證。
系統各層傳感器架設高度的選擇：
1、農田或草地下墊面：
以農田或草地下墊面為主的區域，小氣候要素的變化在垂直梯度上遠大于水平梯度，因此在布設時，觀測高度和深度的確定非常關鍵，觀測層次地上從1層、2層到4層，甚至7至8層，觀測高度一般不超過40米，地下3至4層至植物根部。
2、森林下墊面：
由于森林冠層下方有反梯度擴散的情況，樹木的立地條件、冠層結構和冠層高度、郁閉度的大小以及次冠層和灌木或草的覆蓋情況設計上均有不同，通常在冠層下設置1到3層，林冠上方設置2到4層，可能需要幾個數采器共同完成。根據國際通量網的推薦和必測常規項目，GM3000系統的梯度觀測需要包括風、溫度、濕度、輻射、CO2濃度以及土壤的溫度、水分等。需要特別注意的是觀測塔的高度需要至少冠層高度的1.5倍。
3、梯度觀測系統組成：
多層層空氣溫濕度；
多層溫度傳感器；
多層風速傳感器和一層風向傳感器；
一層四分量凈輻射和一層光合有效輻射，安裝在冠層上方1.5～2m處；反射輻射及桿式光量子可選；
地表溫度和冠層溫度；
多層土壤溫度；
多層土壤水分；
土壤熱通量板；
土壤熱平衡探頭。
