Wenn das Wetter es zuließ und eine optische Verfolgung des Ballons nicht durch Wolken behindert war, konnte man den Wind in der freien Atmosphäre mit Hilfe von Pilotballons ermitteln, die mit Theodoliten optisch verfolgt wurden. Solche Ballons wurden aber auch gestartet, um vor bemannten Freiballonfahrten abschätzen zu können, in welche Richtung die beabsichtigte Freiballonfahrt zumindets anfangs in Bodennähe gehen würde.

Um die verschiedenen Windrichtungen und -geschwindigkeiten in den jeweiligen Höhen berechnen zu können, mussten an zwei entfernt voneinander aufgestellten Theodoliten die Höhen- und Seitenwinkel bei der optischen Ballonverfolgung exakt gleichzeitig abgelesen und zusammen mit der Uhrzeit notiert werden. Daraus ließen sich dann in einer nachträglichen Auswertung mit Dreiecksberechnungen die Höhe des Ballons, seine Fahrtrichtung  und seine Geschwindigkeit bestimmen. Diesem Verfahren lag die Annahme zugrunde, dass der Ballon die Geschwindigkeit der Luftströmung vollständig übernimmt.

Prinzipiell war es jedoch auch möglich, die optische Verfolgung mit einem einzigen Ballontheodoliten vorzunehmen. Voraussetzung dafür war, dass die Steigegeschwindigkeit des Ballons bekannt war, so dass man aus der seit dem Start abgelaufenen Zeit die Höhe ermitteln konnte. Das machte die Rechnung einfacher, und die Abdrift des Ballons konnte nach Richtung und Geschwindigkeit mit Hilfe eines Auswertungs-Instrumentes erfolgen.  Dieses Verfahren ging jedoch von der oft nicht zutreffenden Annahme aus, dass die vertikalen Luftströmungen so gering seien, dass ihr unterstützender oder hindernder Beitrag zum Aufstieg des Ballons vernachlässigt werden könnte.