梯度气象站由CR3000数据采集器和一些传感器等组成。CR3000数据采集器具有数据采集、运算、存贮、控制等功能。HMP155是空气温度/相对湿度传感器，地表的能量主要来自于太阳辐射，因此系统中还有一些辐射传感器，其中CNR4是净辐射传感器，HFP01热通量板测量土壤储热。风速/风向传感器选用010C/020C，这两种传感器为启动风速低、精度高，是获得高质量数据的重要保证。
系统各层传感器架设高度的选择：
1、农田或草地下垫面：
以农田或草地下垫面为主的区域，小气候要素的变化在垂直梯度上远大于水平梯度，因此在布设时，观测高度和深度的确定非常关键，观测层次地上从1层、2层到4层，甚至7至8层，观测高度一般不超过40米，地下3至4层至植物根部。
2、森林下垫面：
由于森林冠层下方有反梯度扩散的情况，树木的立地条件、冠层结构和冠层高度、郁闭度的大小以及次冠层和灌木或草的覆盖情况设计上均有不同，通常在冠层下设置1到3层，林冠上方设置2到4层，可能需要几个数采器共同完成。根据国际通量网的推荐和必测常规项目，GM3000系统的梯度观测需要包括风、温度、湿度、辐射、CO2浓度以及土壤的温度、水分等。需要特别注意的是观测塔的高度需要至少冠层高度的1.5倍。
3、梯度观测系统组成：
多层层空气温湿度；
多层温度传感器；
多层风速传感器和一层风向传感器；
一层四分量净辐射和一层光合有效辐射，安装在冠层上方1.5～2m处；反射辐射及杆式光量子可选；
地表温度和冠层温度；
多层土壤温度；
多层土壤水分；
土壤热通量板；
土壤热平衡探头。
