地表面及贴地层的温度梯度往往很大，要使传感器只与土壤表面进行热交换，而不受地表面以下土壤或贴地层空气的影响是不可能的。防辐射问题不能用遮蔽阳光的方法，否则遮蔽处的热交换状况与周围地表将有所不同，而不加遮蔽则阳光直射造成辐射误差影响增大。
即使同一块地面（裸地），由于地表不同部位的物理、化学性能的差别以及平整度和土壤颗粒大小不同，测出来的温度也会有较大的差别。测量土壤表面温度理想的仪器是非接触式的红外辐射计。世界各国对地表温度测量仪器的安装方法不尽相同，有的将传感器直接放在地面；有的将传感器的一半埋在地中一半暴露在空气中；还有的则不进行土壤表面温度观测。测量地中温度相对较容易和准确。因为温度传感器埋入地中只与周围土壤进行热交换，不受其他条件影响，同时深度越深地中温度变化越缓慢。