当生态环境将要或已经出现危险时，预警工作才有意义，安全预警可以从 “不安全”的角度进行研究。生态安全预警系统作为一种预报区域生态安全现状与发展趋势的信号系统，涵盖区域生态环境保护、社会经济发展、人口发展过程中，包括从发现警情、分析与辨识警兆、寻找警源、判定警度及排除警情进行决策的过程。
预警的原理主要分为 5 部分，即明确警义、寻找警源、分析警兆、预报警度和排除警患，明确警义是前提，是预警研究的基础; 寻找警源是对警情产生原因的分析，是排除警患的基础; 分析警兆是关联因素的分析，是预报警度的基础; 预报警度是排除警患的根据，而排除警患是预警目标。
(1)明确警义: 明确警义是预警的起点，它包括警素和警度两个方面。警素是指构成警情的指标，也就是出现了什么样的警情。警度是指警情处于什么状态，也就是其严重程度。生态环境安全预警就是要对生态环境的 “危险点”或 “危险区”作出预测，发出警报，减少或排除灾害损失。这种 “危险点”或 “危险区”在预警科学中称为警素，警素的严重程度即 “危险点”或 “危险区”的危害程度被称为警度。南水北调中线水源区生态环境安全的警素主要是当地的自然环境和人类对资源的不合理开发利用而形成的土壤退化，环境污染、地表水质量下降、生物多样性减少和地质灾害不断发生等生态环境问题，导致了生态系统功能衰退，严重地形成生态灾害。
(2)寻找警源: 警源是警情产生的根源。警源是指造成生态环境恶化的根源，有自然警源、外在警源及内在警源，如产生地震的原因、导致人体生病的病源一样，是区域系统产生警情的源头，可能是系统自身引起的内在警源，也可能是系统外因素诱引的外在警源。自然警源是指各种可能引发自然灾害从而对生态系统造成破坏的自然因素，如地震、水灾等，将对生态系统造成巨大的破坏。外在警源是指由生态系统以外输入的警源，如由于目前一部分人急功近利追求眼前的经济效益，不注重对环境的保护，造成系统生态环境质量降低。内在警源是指生态系统自身运行状态及机制，如由于人为因素造成生态环境的破坏，农药、化肥等大面积使用造成土壤、水质的污染。水源区生态环境安全出现警情的根源包括生态环境本底的自然因素和人为因素两个方面。自然因素主要是气候、水文、地形地貌、植被和土壤条件等; 人为因素主要是人类活动形成的社会要素，如耕地资源利用率、人口增长带来的人地资源压力和环境污染等。
(3)分析警兆: 警情在爆发前总会有一定的先兆出现，即警兆，分析警兆是预警过程中的关键环节，也最为复杂。警兆的确定既可以是定性的经验判断，也可以通过指标计算。经验判断建立在长期观察的基础上，需要对研究区生态环境演变有丰富的资料和数据积累，通过多年来生态环境风险出现的频度与强度，得出安全预警的描述性指令; 指标计算选取典型指标和相应权重，制定符合当地实际情况的预警阀值标准，对生态环境安全预警进行定量化的评价。由于警源包括了自然警素和社会警素，因此一般选用这两类指标，同时每类指标又可划分更详细的层次。本书选择了指标计算的方法分析警兆。
(4)预报警度: 预报警度是预警的目的。警度是衡量警情的严重程度，即警情的大小。区域生态安全预警的警度是判断区域生态系统运行与发展中各种警情、警兆和是否有警的尺度或参照系，一般可以分为无警、轻警、中警、重警、巨警这 5 级警度。
(5)排除警患: 提出相应的解决措施，减少或避免生态环境恶化，防止风险的发生。